[发明专利]一种高速电主轴转子-轴承-外壳系统动态设计方法

摘要

本发明提供了一种高速电主轴转子‑轴承‑外壳系统动态设计方法，其包括以下步骤：步骤1，将高速电主轴转子‑轴承‑外壳系统简化为双转子耦合动力学模型；步骤2，高速电主轴转子‑轴承‑外壳系统动态特性分析；步骤3，高速电主轴转子‑轴承‑外壳系统动态设计，以获得尽可能大的转子临界转速和轴端静刚度。采用本发明提供的高速电主轴转子‑轴承‑外壳系统动态设计方法，能够大幅提高该类电主轴动态设计精度，并缩短设计周期，为该类高速电主轴设计提供有效的方法。

主权项

1.一种高速电主轴转子‑轴承‑外壳系统动态设计方法，其特征在于该方法包括以下步骤：步骤1：将高速电主轴转子‑轴承‑外壳系统简化为双转子耦合动力学模型；具体为：主轴转子和外壳‑轴套组件均简化为由N段无质量梁单元连接的离散质量，在主轴转子与外壳‑轴套组件不满足逻辑对齐的分段引入虚质量；砂轮和电机转子处理为考虑陀螺效应的刚性圆盘；滚动轴承等效为同时具有线刚度和角刚度的弹簧元件；轴套与机床联接处也等效为弹簧元件；步骤2：高速电主轴转子‑轴承‑外壳系统动态特性分析；具体包括：步骤2a：采用整体单元传递矩阵表征相邻状态向量之间的传递关系；步骤2b：根据全局传递关系计算高速电主轴转子‑轴承‑外壳系统的临界转速和相应振型；步骤2c：采用考虑不平衡量的整体单元传递矩阵表征相邻状态向量之间的传递关系；步骤2d：根据考虑不平衡量的全局传递关系计算高速电主轴转子‑轴承‑外壳系统的轴端静、动刚度；步骤3：高速电主轴转子‑轴承‑外壳系统动态设计，以获得尽可能大的转子临界转速和轴端静刚度；所述高速电主轴转子‑轴承‑外壳系统动态设计，包括：首先计算高速电主轴转子临界转速和轴端静刚度与设计变量的对应关系，再将转子临界转速和轴端静刚度最大值对应的设计变量取值作为设计变量的最佳值。