【正文】 ，點接觸球軸承在外部軸向載荷的作用下的軸向變形＆a由下式計算： （3－1）式中c由軸承材料,類型,結(jié)構(gòu)和尺寸等決定的常量單套角接觸球軸承可以承受徑向的一個方向的軸向載荷,在徑向載荷作用的下,軸承內(nèi)部產(chǎn)生一個沿軸向方向作用的分力,為提高主軸系統(tǒng)的支承剛度,機床主軸軸承通常采用雙聯(lián),三聯(lián),甚至更多聯(lián)組配使用。本研究中的高速電主軸的軸承即選用混合陶瓷球軸承。主軸單元的彎曲剛度K定義為使主軸前端產(chǎn)生單位徑向位移時，在位移方向所需施加的力p，即 (41)主軸單元靜剛度，分為軸向靜剛度與徑向靜剛度，一般情況，彎曲剛度遠(yuǎn)比軸向剛度重要，是衡量主軸單元剛度的重要指標(biāo)，通常用來代指主軸的剛度。即梁的徑向采用彈性邊界元模擬軸承支承；（3）忽略軸承負(fù)荷及轉(zhuǎn)速對軸承剛度的影響，視軸承剛度為一個不變的常數(shù)；（4）電機轉(zhuǎn)子、前后軸承鎖緊套、編碼器鎖緊套、與軸芯為過盈配合，其過盈量設(shè)計原則是主軸在受載狀態(tài)下達到最高轉(zhuǎn)速時仍保持有l(wèi)的過盈，在簡化時認(rèn)為電機轉(zhuǎn)子、前后軸承鎖緊套、編碼器鎖緊套始終與軸芯“粘著”在一起，在建模時按一體化處理。多自由度的運動微分方程為： (44)式中，[M]、[C]、[K]分別為總體質(zhì)量、剛度、阻尼矩陣；{x(t)}、{F(t)}分別為節(jié)點位移和外力向量。對軸承采用彈簧一阻尼單元COMBIN14來模擬。由計算可得到電主軸各階頻率(Hz)和振型如表41所示。 但是本設(shè)計尚有不足的地方，一方面整個系統(tǒng)采用油霧潤滑，造成潤滑油的浪費以及對空氣的污染，使工作環(huán)境惡化，另一方面，因為條件的限制，只對熱穩(wěn)定性和動平衡進行了定性的分析，這些方面仍需進一步的完善。從他們的言傳身教中，我不但學(xué)到了豐富的專業(yè)知識，而且掌握了科學(xué)的思維方法，培養(yǎng)了嚴(yán)謹(jǐn)?shù)难芯孔黠L(fēng)。圖 45 一階圖 46 二階圖 47 三階圖 48 四階圖 49 五階圖 410 六階結(jié)論電主軸是一個高速運轉(zhuǎn)的部件，它對各部份的要求十分嚴(yán)格，因此在設(shè)計中主要從以下幾個方面去設(shè)計（1）電主軸長度的確定：運用最佳跨距的設(shè)計方法，使電主軸在滿足要求的情況下，有最合理的布局，從而節(jié)省了材料，提高了電主軸的性能。、約束與求解模態(tài)分析中唯一加載是零約束，本課題中前軸承為固定端，約束其全部自由度(Ux，UY，UZ)，后軸承為游動端，軸向不加約束即Ux不約束。當(dāng)彈性體的動力基本方程中的外力向量時，便可得系統(tǒng)的自由振動方程： (45)求解主軸的固有頻率和振型，即求解上式的廣義特征值和特征向量。ANSYS運行計算后輸出高速電主軸靜力變形圖如圖42所示。根據(jù)達朗伯原理，引入相應(yīng)的慣性力，就可將彈性體的動力問題轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的靜力問題即化為彈性體的平衡問題來處理。m)Si3N4陶瓷32401063141600700軸承鋼1062067002500泊松比熱導(dǎo)率/[W/(m軸承在安裝時，有輕中重三種預(yù)緊方式，由于內(nèi)徑與軸和外徑與軸承座緊配合，使軸承產(chǎn)生變形實際上達到預(yù)緊載荷比下表中的預(yù)載荷數(shù)值高。定壓預(yù)緊是利用螺旋彈簧，碟形彈簧等預(yù)緊裝置，使軸承得到合適的預(yù)緊。另外，預(yù)緊力的增加可明顯提高軸承徑向剛度，在較低轉(zhuǎn)速時效果尤為明顯。在高速工況下，軸承的徑向剛度隨轉(zhuǎn)速的升高呈非線性變化，不能簡單地將軸承剛度按常數(shù)處理,圍繞高速主軸的動態(tài)特性問題，國外學(xué)者早已開展研究。電主軸結(jié)構(gòu)中與主軸連接的最主要的轉(zhuǎn)動部件是內(nèi)置電機的轉(zhuǎn)子。軸承的散熱主要是通過油潤滑方式來實現(xiàn)的。因此，在設(shè)計中，必須要設(shè)置良好的電機冷卻系統(tǒng)。圖212 防塵蓋圖前軸承端蓋如圖213所示，端蓋主要的作用是為了是軸承有軸向定位的，使軸承相對軸具有正確的位置。件（19）為循環(huán)油管的進油接頭和出油接頭，其主要作用是形成既可以潤滑又可以起到冷卻循環(huán)油路系統(tǒng)。最左端的保護蓋（件4）為保護件，以防灰塵進入軸承內(nèi)部。主軸力的簡圖如圖23所示：圖23 主軸受力結(jié)構(gòu)簡圖由靜力平衡方程，求得支反力：， =做出剪應(yīng)力圖和彎矩圖，如圖24,25所示：圖23 主軸受力結(jié)構(gòu)簡圖圖24 剪應(yīng)力圖圖25 彎矩圖所以，最大彎矩為：M=5880Nmm根據(jù)扭矩公式: =9550000 ，得：=9550000=1500Nmm產(chǎn)生的扭矩為=*d/2=150*15=2250 NmmT=+=1500+2250=3750 Nmm 對于空心軸，W= , ，代入公式，可得：W=根據(jù)第三強度理論公式 ，得，因為選用的是40Cr，所以=60。圖21 主軸3維建模平面圖圖22 主軸3維建模立體圖主軸前段懸身量是指主軸定位基面至前支撐徑向支反力作用點之間的距離。從而得出與軸承配合軸段的長度。根據(jù)電主軸的實際情況，其極限轉(zhuǎn)速比較高，而且同時有軸向載荷和徑向載荷的作用所以在本次設(shè)計中所選用的軸承是角接觸球軸承。 按扭轉(zhuǎn)強度條件計算這種方法是只按軸所受的扭矩來計算軸的強度；如果還受有不大的彎矩時，則用降低許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力的辦法予以考慮。其次砂輪軸系必須滿足機床的性能要求，適應(yīng)工作條件，性能可靠，此外還應(yīng)適應(yīng)結(jié)構(gòu)簡單，尺寸緊湊，成本低，效率高和操作維護方便以及具有良好的結(jié)構(gòu)工藝性。刀具的夾緊與松開也配備了自動控制的氣壓或液壓裝置。對于電主軸的動平衡要求， 級，即在最高轉(zhuǎn)速時，由殘余動不平衡量引起的振動速度最大允許值為 。因此臨界轉(zhuǎn)速決定著電主軸的最高工作轉(zhuǎn)速，影響著電主軸的振動水平，臨界轉(zhuǎn)速的計算與研究是電主軸設(shè)計的必要環(huán)節(jié)。剛度的數(shù)學(xué)表達式為：其中F：載荷；δ：變形。油霧潤滑方式的優(yōu)點可以概括為：（1）油霧能隨壓縮空氣彌散到所有需要潤滑的磨擦部位。具有結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕、慣性小、動態(tài)特性好等優(yōu)點,并改善了機床的動平衡,避免振動和噪聲,在超高速機床中得到了廣泛的應(yīng)用。這些控制系統(tǒng)包括轉(zhuǎn)子自動平衡系統(tǒng)、軸承油氣潤滑與精密控制系統(tǒng)、定轉(zhuǎn)子冷卻溫度精密控制系統(tǒng)、主軸變形溫度補償精密控制系統(tǒng)等。該系列產(chǎn)品具有高精度、高剛度、高速度、低噪聲、低振動、低溫升等優(yōu)點,系99國家火炬計劃項目。高精度硅片切割機用電主軸,促進了電子工業(yè)設(shè)備的更新和進步。我國的高速電主軸技術(shù)與工業(yè)發(fā)達國家有不小的差距，研究工作剛剛起步，應(yīng)加大對這方面研究的投入。我國自上世紀(jì)70年代初期自行研制內(nèi)磨砂輪電主軸開始，發(fā)展至今，高速電主軸的各項性能指標(biāo)與國外尚有一定的差距。德國CYTEC公司只有15年的電主軸生產(chǎn)歷史，近來推出高達800N關(guān)鍵詞：電主軸 角接觸混合陶瓷球軸承 油潤滑 仿真分析AbstractElectrospindle is the core ponent of machine tools, its accuracy directly determines the machining accuracy of the machine, and therefore, developing their own property rights in a highprecision electrospindle is an urgent demand for machinery industry.In response to this need, this paper contains the following aspects: in the structure of the spindle span, the best use of the method of calculating the shaft to make the most reasonable structure； in the layout , use the more popular of the builtin motor, cycle water cooling systems, hybrid ceramic angular contact ball bearings, oil mist lubrication, as well as spring preload of the typical form of rolling sleeve. The urgent structure reduces the space occupied by the spindle system. Circulating water cooling system to ensure the heat generated by the spindle and bearing scatter out quickly mist lubrication scatter out the heat generated by the bearings at the same time lubricate the bearings. so that when temperature rise ,the rolling Introduction sets make the elongation