[发明专利]基于参数化设计的液体静压主轴制作方法

权利要求书

1.一种基于参数化设计的液体静压主轴制作方法，其特征在于：它包括以下步骤，

步骤一：建立液体静压主轴的参数化有限元模型；

步骤二：预设置液体静压主轴的结构参数的初始值；

步骤三：基于步骤一中所述的参数化有限元模型及液体静压主轴的结构参数，对液体静压主轴的静压轴承承载特性进行数值模拟，获得液体静压主轴静压轴承的轴承刚度矩阵及轴承温升；

步骤四：根据步骤三中得到的液体静压主轴静压轴承的轴承刚度矩阵及轴承温升，运用机械动力学和有限元方法对液体静压主轴的动态参数进行预测，得到液体静压主轴的动态参数；同时，运用转子动力学方法对液体静压主轴进行转子动力学分析，得到液体静压主轴在不同转速下具有涡动效应的主轴动态特性；

步骤五：根据步骤四中预测获得的液体静压主轴的动态参数及具有涡动效应的主轴动态特性，运用切削颤振原理对液体静压主轴的切削稳定性进行预测，得到液体静压主轴的临界切削厚度；

步骤六：判断步骤四中获得的液体静压主轴的动态参数、具有涡动效应的主轴动态特性、步骤五中获得的临界切削厚度及步骤三中获得的轴承温升是否满足液体静压主轴的制作要求，若是，执行步骤七；否则，对液体静压主轴和静压轴承的结构参数进行调整，返回步骤三；

步骤七：将步骤六中判断为满足液体静压主轴制作要求的液体静压主轴的动态参数、具有涡动效应的主轴动态特性及临界切削厚度通过人机交互界面输出，用户根据输出的数据，实现液体静压主轴的制作。

2.根据权利要求1所述的基于参数化设计的液体静压主轴制作方法，其特征在于：

所述步骤一中建立液体静压主轴的参数化有限元模型的具体方法为：

步骤一一：确定液体静压主轴的结构形状，并将其参数化；

步骤一二：基于ANSYS软件采用参数化编程语言APDL对液体静压主轴进行参数化建模，获得液体静压主轴的参数化模型，然后再对该参数化模型运用SOLID186单元进行尺寸驱动网格划分，获得液体静压主轴的参数化有限元模型。

3.根据权利要求2所述的基于参数化设计的液体静压主轴制作方法，其特征在于：

所述步骤三中获得液体静压主轴静压轴承的轴承刚度矩阵及轴承温升的具体方法为：

步骤三一：采用MATLAB软件建立静压轴承的流体力学计算模型；

步骤三二：建立人机交互界面，基于该人机交互界面，运用液体静压原理求解获得液体静压主轴静压轴承的轴承刚度矩阵及轴承温升。

4.根据权利要求3所述的基于参数化设计的液体静压主轴制作方法，其特征在于：

所述步骤四中对液体静压主轴的动态参数进行预测的具体方法为：

步骤四一：建立MATLAB和ANSYS接口，将由MATLAB求解获得的液体静压主轴的轴承刚度矩阵传递到ANSYS中，并与步骤三二中获得的液体静压主轴静压轴承的轴承刚度矩阵耦合，以实现所述静压轴承尺寸与液体静压主轴尺寸相协调一致，使液体静压主轴的结构参数自适应发生形状的变化，并使静压轴承的径向轴承以及轴向轴承的刚度随静压轴承结构尺寸的改变自适应实现实常数的变化；

步骤四二：基于人机交互式界面，编写程序实现MATLAB对ANSYS的调用；

步骤四三：求解获得液体静压主轴的动态参数。