【正文】 機床電主軸單元技術[M]》.機械工業(yè)出版社，.[5]..《第一屆全國大學生機械創(chuàng)新設計大賽決賽作品集》高等教育出版社，.[6].《畫法幾何級工程制圖》.機械工業(yè)出版社，.[7].《理論力學》.西安交通大學出版社，.[8].《材料力學》.西安交通大學出版社，.[9]..《機械設計課程設計》.機械工業(yè)出版社，.[10].《高速數控機床電主軸控制技術》.科學出版社，.[11].《應用電工電子技術》.電子工業(yè)出版社，.[12].《電機學》.西安交通大學出版社，[13].《電機學》.浙江大學出版社，[14].《機械設計技術手冊》.機械工業(yè)出版社，.[15].《西安交通大學城市學院畢業(yè)設計指導手冊》.教學服務中心編印，.。其尺寸也會變的更小，其將代替脈沖電機或者步進電機成為工業(yè)機器人和機械臂的主要驅動裝置。流量的計算如下：=+ (47)式中： ——冷卻液出口溫度，單位為：； ——冷卻液入口溫度，單位為：； —— 液體的密度，單位為kg/； ——冷卻液體流速，單位為：m/s； ——冷卻液體的比熱容，單位為：KJ/Kgk； 根據設計要求：電主軸的工作溫度不能高于40度，因此=35；=0；=；=；將上面的數據代入，可得：= 管道的尺寸確定 應根據冷卻液的流速來確定，計算公式如下：= (48)式中： d——管道的尺寸，單位為:mm； ——Qv為流量，單位為：/h； ——冷卻液體流速，單位為：m/s；流量的計算：= (49)式中：——流量，單位為：/h； ——管道的面積,單位：； ——冷卻液體流速，單位為：m/s；初定冷卻管的直徑：D=5mm；代入可得:=將：=，代入式=： ；因此=5mm滿足設計要求。電損耗：電流流經轉子和定子所發(fā)出的熱量。 要滿足電主軸的高速性能，電機轉子與主軸配合面間的動態(tài)過盈分量的最小值可由下式求得：==mm （318） 由于電動機功率是通過電動機轉子與機床主軸間的無鍵過盈配合進行傳遞的，所以配合面的動力傳遞能力由配合面間的摩擦力矩確定：= （319） 式中：——主軸的傳動轉矩，單位為：N。因此在此范圍內的跨距被稱為合理跨距，在結構設計時，應首先滿足合理跨距。45鋼的參數為：A=106～98,[τ]=30～40MPa；所以取:A=100。 本論文研究的目的和內容首先，電主軸在各個行業(yè)都具有相當大的用途，它決定了一個國家的制造業(yè)的水平，誰在電主軸上領先，誰在整個制造業(yè)就擁有話語權。（3）圓錐浮環(huán)動靜壓軸承。但是其缺點也是很明顯，轉矩脈動較大，電機和控制器的成本和復雜度高。(3)精密加工與精密裝配工藝水平高。雖然在“十五”期間，我國的數控機床的電主軸技術發(fā)展很快，但國產電主軸從水平、種類、質量等方面，與國外先進國家相比還存在很大的差距。它要求動平衡高，剛性好，回轉精度高，有良好的熱穩(wěn)定性，能傳遞足夠的力矩和功率，能承受高的離心力，帶有準確的測溫裝置和高效的冷卻裝置。特別是尺寸精度的要求比較高，殼體的尺寸精度直接影響主軸的綜合精度。確定最小軸向尺寸，同時根據相應的計算確定最長外伸端。使得高速數控機床的傳動環(huán)節(jié)的機械結構得到極大的簡化，數控機床的整體尺寸也得以縮減，將機床主軸與主軸電機融為一體的新技術。由于對數控機床的急切的需求，同濟大學、北京機床研究所和上海機床廠在高速電主軸方面也取得了很大的成就。SOkW,～300N但是實際效果并不十分理想，并且主軸電機功率要求較高，而且永磁同步電機某些部件使用稀土材料制造因而成本較高。可以預計,這些新材料的推廣普及將會有效地減小磁軸承的體積和能耗,因而大大地提高了承載能力。（6）HSDB l 動靜壓推力軸承。 圖22標量控制電主軸轉速與轉矩的關系 圖中：——電機運轉時間內，負載是連續(xù)的，即在每2min的周期內， 60％的時間承受負載，另外40％的時間為空載。一般說來，預加載荷越大，提高剛度和旋轉精度的效果就越好；但是另一方面，預加載荷越大，溫升就越高，可能造成燒傷，從而降低使用壽命，甚至不能正常工作。轉子是中頻電機的旋轉部分，它的功能是將定子的電磁場能轉換成機械能，是電主軸結構里最為重要的環(huán)節(jié)，它決定電主軸是否可以達到額定轉速。Q=+ （339） 代入329可得： == 軸承的設計壽命為：=60n5000=6r 因此：，滿足設計要求。渦流損耗： (44)式中： ——渦流損耗功率，單位為：W； ——硅鋼片厚度，單位為：mm； ——鐵心的密度，單位為：kg/； ——鐵心的電阻率，單位為：。同時在主軸徑向和軸向尺寸確定電主軸轉子的尺寸，由于電主軸轉子和主軸是由過盈配合進行驅動，因此選擇合適的配合形式，在選擇合適的配合形式之后，對定子進行校核，在主軸與轉子的過盈量處于最大時，以確定轉子不被破壞。同時，王老師淵博的學識、嚴謹的治學態(tài)度也令我十分敬佩，是我以后學習和工作的榜樣。 致謝本論文是在王恪典教授的精心指導下完成的，不論是課題的確定，還是后面設計中遇到的問題，王老師總是可以在第一時間給予我相應的指導和幫助。通過本次設計可以清楚的了解到數控機床電主軸是一個很精密機械設備，其每一部分的精度及誤差都將會影響到電主軸的工作性能。根據資料可知：=；= 磁損耗： 磁損耗包括：循環(huán)磁化時單位質量的磁損耗；轉子鐵心的磁損耗；渦流損耗。 軸承壽命計算公式 根據資料可知：20000r/min屬于高速軸承，且其在不同情況下壽命估計如表32所示:表32兩種軸承在不同情況下的壽命估計式條件混合陶瓷球軸承壽命的鋼球軸承壽命低速==高 速====根據軸承的選擇可知，主軸的前后支撐都選擇的是:SC61902C TA混合陶瓷球軸承，由于混合陶瓷球軸承與普通的鋼制軸承相比，只是在滾道曲率半徑有差別，其他尺寸方面是沒有的因此： 角接觸球軸承滾珠的偏心率的計算 角接觸球軸承滾珠的偏心率的計算式如下： （327）式中： ——橢圓偏心率， s——鋼球軸承的相關參數， c——混合陶瓷球軸承的相關參數。 主軸的徑向尺寸： 主軸的徑向尺寸如圖34所示： 圖34主軸示意圖 根據設計要求可知： AB段為25mm；BC為15mm；；DE段為13mm；EF段為16mm；FG段為5mm；GH段為77mm；HI段為15mm；IJ段為13mm；。 軸承的排列方式：電主軸常用的軸承的配置型式如圖32所示：圖32電主軸的軸承配置型式 如圖32所示，高速電主軸軸承的主要配置形勢有四種。而電主軸的驅動電源稱為驅動器，驅動器的功能是控制電主軸的運行能力,使其獲得較寬的調速范圍。（5）上瓦帶擋板橢圓軸承。最近幾年,結合磁懸浮軸承和無傳感器檢測兩大研究領域的最新研究成果,誕生了一個全新的研究方向——無傳感器的磁懸浮軸承，它不需要設計專門的位置傳感器,而是通過測量電氣回路內部信號來間接地獲取轉子的位置信息。對比現有的交流異步電動機，它有以下優(yōu)點:：工作過程中轉子不發(fā)熱；功率密度更高，有利于縮小電主軸的徑向尺寸；轉子的轉速嚴格與電源頻率同步也可采用矢量控制。具有功率大、轉速高，采用高速、高剛度軸承，精密加工與精密裝配工藝水平高和配套控制系統(tǒng)水平高等特點。 國內外研究現狀 國內研究現狀國產電主軸技術現狀:電主軸在我國起步也很早，20世紀50年代末、60年代初就已經將電主軸應用于工業(yè)生產中，但多用于專用內圓磨床，如軸承行業(yè)、油泵和油嘴行業(yè)中的專用內孔磨床等。同時，高速加工技術在提升零件表面質量、精度和減少工件熱變形方面有較大優(yōu)勢，也是現代先進制造技術之一。因此，高速數控機床是裝備制造業(yè)的技術基礎和發(fā)展方向之一，是裝備制造業(yè)的戰(zhàn)略性產業(yè)，其技術水平的高低和擁有量的多少也是衡量一個國家制造業(yè)水平高低的標志。加工這類產品需要經常改裝和調整設備，普通機床已不能適應這些要求，數控機床應用而生，這種新型機床具有適應性強，加工精度高，加工質量穩(wěn)定和生產效率高等優(yōu)點。電主軸是高速切削機床最重要的部件也是實現高速和超高速加工的關鍵技術之一 ，因此要電主軸的研究是數控機床研究的重中之重，可以說電主軸的發(fā)展水平是衡量一個國家機械制造業(yè)的實力。近幾年美國、日本、德國、意大利、英國、加拿大和瑞士等工業(yè)強國爭相投入巨資大力開發(fā)此項技術。其中永磁同步電機和開關磁阻電機是目前最主要的研發(fā)方向。這方面的研究進展在很大程度上依賴于超導材料的進展。通過理論和試驗均表明：和一般的動靜壓軸承相比，軸承摩擦功耗小，并且隨著軸承數的升高，偏心率的加大，摩擦功耗降低的幅度也大。2 電機驅動形式、控制方式 “高速電主軸”的概念是一套組件，包括：定子、轉子、軸承、高速變頻裝置、潤滑裝置、冷卻裝置等組成。同時，數控機床電主軸一般選用混合陶瓷球軸承，我國自行設計的陶瓷球軸承與國外存在一定的差距，因此選用GMN公司生產的SC61902C TA陶瓷球軸承。圖33主軸受力示意圖根據材料力學外伸梁的撓度公式可知：= （35）設：外伸端處的軸承為B；右邊的軸承為A；軸承B到交點處距離為X