【正文】 中心的故障和維修數(shù)據(jù)，對國內(nèi)外部分加工中心的使用狀況，進(jìn)行了可靠性初步考核,并取得成果, 但國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床的整體可靠性水平與進(jìn)口數(shù)控機(jī)床相比仍有較大差距。但是我們應(yīng)該意識到，目前我國可靠性技術(shù)在工業(yè)和企業(yè)的應(yīng)用還不廣泛，與先進(jìn)國家相比還存在較大的差距。 國內(nèi)可靠性研究現(xiàn)狀原電子工業(yè)部五所最早開展可靠性工作，在60 年代初，該所就進(jìn)行了可靠性評估的開拓性工作，促進(jìn)了我國可靠性工程的發(fā)展。另外，俄羅斯學(xué)者還對機(jī)床故障情況進(jìn)行了收集分類，并進(jìn)行了保護(hù)和預(yù)防等方法的研究。第2節(jié) 可靠性的研究現(xiàn)狀 國外可靠性研究現(xiàn)狀可靠性理論萌芽于40 年代的航空領(lǐng)域，提出于50 年代的美國國防部門，從60 年代開始全面發(fā)展，到70年代進(jìn)入成熟階段，進(jìn)入80、90 年代可靠性技術(shù)逐步深入發(fā)展階段[1]，國外專家、學(xué)者把可靠性和維修性要求與性能要求同等看待，強(qiáng)調(diào)保障性要求，并重視測試性及故障診斷技術(shù)的研究，同時發(fā)展了綜合化的可靠性計(jì)算機(jī)程序。研究高速電主軸技術(shù)，一方面可以打破先進(jìn)國家對我國的技術(shù)壟斷，提升我國技術(shù)制造業(yè)的整體水平，增強(qiáng)我國制造業(yè)在國際上的整體競爭能力；另一方面，高速電主軸技術(shù)可以大幅度降低生產(chǎn)準(zhǔn)備時間，提高產(chǎn)品的加工效率和加工質(zhì)量，降低社會成本，創(chuàng)造更多的社會財(cái)富。而現(xiàn)代制造技術(shù)結(jié)合了現(xiàn)代信息技術(shù)和微電子技術(shù)的理論與應(yīng)用成果，發(fā)展了以數(shù)控機(jī)床為基礎(chǔ)的自動化加工技術(shù)，從而促進(jìn)了高速加工技術(shù)、精密和超精密加工技術(shù)的迅猛發(fā)展。s structure and principle and calculating the stress of the used spindle. 3. The design for spindle loading：the torque loading ,the radial and axial loading.4. The design of motorized spindle test and control system and the choosing of corresponding equipment.5. Other auxiliary parts design such as electric spindle supporting institution, and finishing its whole structure design. Key words: Highspeed motorized spindle。3． 電主軸加載設(shè)計(jì)——扭矩加載、軸向力和徑向力加載。該系統(tǒng)不但能完成對電主軸的動態(tài)加載，還可以檢測出電主軸在加載過程中的基本性能參數(shù)和故障指標(biāo)參數(shù)，并收集故障數(shù)據(jù)，繪制故障數(shù)據(jù)曲線并做出可靠性分析，提高電主軸的可靠性。研究計(jì)劃研究計(jì)劃：第1周熟悉課題的背景，進(jìn)行國內(nèi)外現(xiàn)狀調(diào)查第2周收集資料，初步方案及結(jié)構(gòu)形式確定第3周完成開題報告，外文翻譯第4周提出設(shè)計(jì)方案，設(shè)計(jì)方案論證第5周繪制總裝配圖及設(shè)計(jì)計(jì)算第6周繪制總裝配圖及設(shè)計(jì)計(jì)算第7周繪制零件圖及設(shè)計(jì)計(jì)算第8周繪制零件圖及設(shè)計(jì)計(jì)算第9周繪制控制原理圖第10周繪制控制原理圖第11周控制軟件設(shè)計(jì)并調(diào)試，整理設(shè)計(jì)說明書第12周撰寫畢業(yè)設(shè)計(jì)論文第13周撰寫畢業(yè)設(shè)計(jì)論文第14周撰寫畢業(yè)設(shè)計(jì)論文第15周準(zhǔn)備答辯特色與創(chuàng)新以計(jì)算機(jī)輔助，對可靠性試驗(yàn)臺機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行了完整細(xì)致的設(shè)計(jì)，使其強(qiáng)度、剛度能滿足電主軸高速要求。 5．其他輔助零件設(shè)計(jì)如電主軸的夾持支撐機(jī)構(gòu)，最后完成其整體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。1．綜述了可靠性和電主軸可靠性的研究現(xiàn)狀。進(jìn)行了數(shù)控車床載荷譜的初步研究，對數(shù)控車床進(jìn)行初步故障分析和維修性分析，對無故障工作時間進(jìn)行了時間序列分析，得出無故障工作時間的AR模型。90 年代以來，我國把數(shù)控機(jī)床可靠性的基礎(chǔ)研究工作列入到“八五”和“九五”國家重點(diǎn)科技攻關(guān)計(jì)劃，制訂了CNC 系統(tǒng)等可靠性測定試驗(yàn)方案及一系列標(biāo)準(zhǔn)。其中有很多方面可以在數(shù)控機(jī)床的可靠性設(shè)計(jì)中借鑒。日本在民用產(chǎn)品（如家電、汽車等）中的可靠性研究舉世矚目，在數(shù)控機(jī)床領(lǐng)域，也限于注重現(xiàn)場故障數(shù)據(jù)的采集和分析，從故障診斷分析入手，尋找故障原因，提出可靠性改進(jìn)措施，對提高機(jī)床產(chǎn)品的可靠性水平起了積極作用。他們重視對使用數(shù)控機(jī)床中的經(jīng)濟(jì)效益的研究，提出了技術(shù)使用系數(shù)的概念，并建立了它的信息概率模型，在機(jī)床承載能力的預(yù)測方面也做了大量的工作。促進(jìn)數(shù)控裝備業(yè)高速健康發(fā)展，為我國裝備業(yè)立于強(qiáng)國之林貢獻(xiàn)微薄力量。因此，必須著手進(jìn)行數(shù)控設(shè)備可靠性的系統(tǒng)研究，對其關(guān)鍵部件，諸如電主軸的可靠性進(jìn)行系統(tǒng)全面研究實(shí)驗(yàn)，以完善數(shù)控設(shè)備面向并行工程和全壽命周期的可靠性設(shè)計(jì)和故障分析的實(shí)用技術(shù)，以推動數(shù)控裝備工業(yè)的技術(shù)進(jìn)步和發(fā)展。顯然，可靠性技術(shù)已成為數(shù)控裝備及數(shù)控系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展的“瓶頸”，是整個數(shù)控裝備行業(yè)乃至當(dāng)今機(jī)械制造行業(yè)發(fā)展的重大共性和關(guān)鍵的技術(shù)。 可靠性對于高速電主軸來說尤為重要，其穩(wěn)定性以壽命對整個母機(jī)是否能在規(guī)定時間規(guī)定條件下完成規(guī)定的任務(wù)有著重要影響，同時影響整個工時、加工精度和加工成本。 高速電主軸作為現(xiàn)代高速加工技術(shù)的核心技術(shù)之一，其在高性能機(jī)床上的廣泛應(yīng)用，不僅大幅度提高了加工效率，改善了產(chǎn)品質(zhì)量，降低了生產(chǎn)成本，在為社會創(chuàng)造巨大物質(zhì)財(cái)富的同時，更促進(jìn)了新材料、新技術(shù)的推廣與應(yīng)用，帶動了相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。 5．其他輔助零件設(shè)計(jì)如電主軸的夾持支撐機(jī)構(gòu)，最后完成其整體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。主要內(nèi)容如下：1．綜述了可靠性和電主軸可靠性的研究現(xiàn)狀。隨著高新技術(shù)的引入及相關(guān)學(xué)科的發(fā)展，高速電主軸的轉(zhuǎn)速、軸承性能、冷卻散熱性能、控制系統(tǒng)性能等指標(biāo)都有提高，然而可靠性問題卻一直是困擾數(shù)控裝備及系統(tǒng)發(fā)展的主要問題之一，特別是國產(chǎn)數(shù)控裝備可靠性問題更加突出。部件的制造方面也有其不可替代的作用。5．開題報告檢查原則上在第2～4周完成，各系完成畢業(yè)設(shè)計(jì)開題檢查后，應(yīng)寫一份開題情況總結(jié)報告。3．畢業(yè)設(shè)計(jì)開題報告各項(xiàng)內(nèi)容要實(shí)事求是，逐條認(rèn)真填寫。摘要第1節(jié) 畢業(yè)設(shè)計(jì)開題報告課 題 名 稱： 高速電主軸非接觸式加載可靠性試驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)學(xué)生應(yīng)當(dāng)在畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）工作前期內(nèi)完成，開題報告不合格者不得參加答辯。4．本報告中，由學(xué)生本人撰寫的對課題和研究工作的分析及描述，應(yīng)不少于2000字，沒有經(jīng)過整理歸納，缺乏個人見解僅僅從網(wǎng)上下載材料拼湊而成的開題報告按不合格論。90 年代初，高速切削技術(shù)的日趨成熟推動了高速數(shù)控加工機(jī)床行業(yè)的蓬勃發(fā)展，并迅速在航天制造業(yè)，汽車制造業(yè)，輕工制造業(yè)取得了驕人的成績，尤其是高頻變頻技術(shù)的推廣與應(yīng)用使得融合多種尖端技術(shù)的高速電主軸技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，成為了高速加工機(jī)床的核心技術(shù)，它能夠滿足高速切削時“高速度、高精度、高可靠性及小振動”的要求，在車削，銑削，磨削等諸多領(lǐng)域均有涉及，尤其是在高精密儀器關(guān)鍵功能 可靠性對于高速電主軸來說尤為重要，其穩(wěn)定性以壽命對整個母機(jī)是否能在規(guī)定時間規(guī)定條件下完成規(guī)定的任務(wù)有著重要影響，同時影響整個工時、加工精度和加工成本。該系統(tǒng)不但能完成對電主軸的動態(tài)加載，還可以檢測出電主軸在加載過程中的基本性能參數(shù)和故障指標(biāo)參數(shù)，并收集故障數(shù)據(jù)，繪制故障數(shù)據(jù)曲線并做出可靠性分析，提高電主軸的可靠性 本文針對轉(zhuǎn)速18000r/min、功率為22Kw的電主軸進(jìn)行加載實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，為電主軸的可靠性研究提出了一種新方法。4．電主軸檢測控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)和相應(yīng)設(shè)備的選用。模擬電主軸的實(shí)際工作狀態(tài)，研制開發(fā)其可靠性試驗(yàn)臺對于提高高速數(shù)控機(jī)床整機(jī)的 MTBF 水平具有重要意義。因此，無論在理論研究還是實(shí)際應(yīng)用上，對高速電主軸相關(guān)技術(shù)的研究均具有重要的學(xué)術(shù)意義和社會經(jīng)濟(jì)效益。數(shù)控裝備及系統(tǒng)的高水平化和復(fù)雜化突出了研究電主軸可靠性的必要性和緊迫感。 然而國內(nèi)外都沒有關(guān)于數(shù)控機(jī)床高速電主軸可靠性技術(shù)全面、系統(tǒng)研究的報道，一些發(fā)達(dá)國家的機(jī)床公司，也僅是對其他行業(yè)采用可靠性共性技術(shù)的局部抄用。這種研究手段可協(xié)助我們對電主軸的可靠性系統(tǒng)全面細(xì)致的研究，為提高加工中心整體可靠性提供平臺。蘇聯(lián)高校某些機(jī)床界的權(quán)威人士，如50年代曾來華講學(xué)的機(jī)床專家A. C. 普羅尼柯夫，根據(jù)機(jī)床產(chǎn)品在功能、結(jié)構(gòu)、外載荷等方面的特殊性，對機(jī)床可靠性進(jìn)行了專門的研究，建立了機(jī)床可靠性技術(shù)的一些基本理論，開辟了在機(jī)床領(lǐng)域進(jìn)行可靠性研究的途徑，發(fā)表了一系列針對機(jī)床具體產(chǎn)品的可靠性論著（如機(jī)床熱變形、導(dǎo)軌磨損等規(guī)律對機(jī)床精度故障和無故障工作時間的影響等），并出版了論述數(shù)控機(jī)床精度與可靠性的專著[近年來，俄羅斯新一代機(jī)床可靠性研究人員，其中以B. C. 瓦西里耶夫、B. B. 巴拉巴諾夫等為代表的新一代學(xué)者所進(jìn)行的研究反映了俄羅斯數(shù)控機(jī)床可靠性研究的現(xiàn)狀和動向。這些研究雖然可以對數(shù)控機(jī)床的加工精度進(jìn)行控制和預(yù)報,但統(tǒng)計(jì)表明數(shù)控機(jī)床的故障表現(xiàn)多為功能性故障，因此這種研究對當(dāng)前機(jī)床可靠性中急需解決的關(guān)鍵問題效果不明顯英美等國家在數(shù)控加工中心領(lǐng)域，多半進(jìn)行現(xiàn)場故障數(shù)據(jù)的采集和對故障數(shù)據(jù)的數(shù)理統(tǒng)計(jì)分析以及指標(biāo)的評定，還未見到對數(shù)控加工中心產(chǎn)品進(jìn)行系統(tǒng)的可靠性研究的報導(dǎo)。80 年代我國的各種可靠性機(jī)構(gòu)、學(xué)術(shù)團(tuán)體迅速發(fā)展，在可靠性數(shù)學(xué)和可靠性理論上已達(dá)到一以及機(jī)構(gòu)可靠性分析方面發(fā)表了一系列文章,從理論上和實(shí)踐方面進(jìn)行了有益的探索。我國對數(shù)控機(jī)床可靠性研究是從二十世紀(jì)80 年代末期開始的。在我國機(jī)床可靠性的研究中，吉林大學(xué)計(jì)算機(jī)數(shù)控裝備可信性研究所進(jìn)行了大量的研究工作。參考文獻(xiàn)[1] ：機(jī)械工業(yè)出版社，1975.[2] 李慶余，張 ：機(jī)械工業(yè)出版社，2007.[3] 王志明， 數(shù)控技術(shù) 上海：上海大學(xué)出版社， 2009.[4] 陳嬋娟，數(shù)控車床設(shè)計(jì)，北京：化學(xué)出版社，2005.[5] 夏田，數(shù)控加工中心設(shè)計(jì)，北京，化學(xué)工業(yè)出版社，2006[6] Jia Yazhou etc. Fatigue load and reliability design of machine [7] 秦少軍，《基于多影響因子的電主軸可靠性分析》[8] 李彥，竇懷洛等《淺析提高電主軸可靠性的途徑》[9] E. Abele (2)a,*, Y. Altintas (1)b, C. Brecher (2)c Machine tool spindle units[10] Bernd Bossmanns Jay F. Tu A Power Flow Model for High Speed Motorized Spindles—Heat Generation Characterization[12] 年9 月. 1170[13] 王超、 年6 月：17246[14] J 莫布雷著、石磊，：機(jī)械工業(yè)出版社. ：16[15] ：國防工業(yè)出版社，1997:40研究內(nèi)容研究內(nèi)容:本文針對轉(zhuǎn)速18000r/min、功率為22Kw的電主軸進(jìn)行加載實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。 4．電主軸檢測控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)和相應(yīng)設(shè)備的選用。完成對電主軸的動態(tài)加載，檢測出電主軸在加載過程中的基本性能參數(shù)和故障指標(biāo)參數(shù)，并收集故障數(shù)據(jù)，繪制故障數(shù)據(jù)曲線并做出可靠性分析，提高電主軸的可靠性。指導(dǎo)教師意 見 指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日教研室意見院部意見 主任簽名： 年 月 日教學(xué)院長簽名： 年 月 日摘 要為了準(zhǔn)確反映高速電主軸的實(shí)際工況，對電主軸進(jìn)行可靠性試驗(yàn)，本文設(shè)計(jì)了一套能同時模擬實(shí)現(xiàn)主軸所受扭矩、徑向力和軸向力的加載系統(tǒng)——利用電力測功機(jī)實(shí)現(xiàn)扭矩加載、非接觸式激振器實(shí)現(xiàn)徑向加載、自行設(shè)計(jì)的電磁鐵實(shí)現(xiàn)軸向加載。2． 電主軸結(jié)構(gòu)原理介紹和針對選用的電主軸進(jìn)行受力計(jì)算。關(guān)鍵詞：高速電主軸 可靠性 非接觸式加載 設(shè)計(jì)AbstractAbstractIn order to reflect the actual working conditions of highspeed motorized spindle accurately, and text the reliability of the spindle, the paper design a set of simulated system simultaneously suffered the spindle torque, radial force and axial force loading, which use electric dynamometer to achieve the torque loading, contactless shaker to achieve radial loading, the solenoid designed to achieve axial loading. The system not only pletes the dynamic loading of the spindle, but also detects the basic performance parameters and fault indicators parameter of the spindle in the loading process. And it collects failure data, draws the curves of fault data and makes reliability analysis, improving the reliability of the spindle. This pape