高速电主轴机电耦合动力学分析及仿真与实验研究

摘要

高速电主轴是高速加工技术与机床的核心功能部件之一,是具有多物理过程、多参量耦合特征的复杂机电系统,成为高速电主轴动态性能研究的难点.课题重点研究如下内容:高速电主轴机电耦合建模和求解方法研究及动力学分析,包括,局部耦合问题的建模和求解方法;耦合变量(包括机、电、磁、热和外负载等)与主轴整体动态性能之间的相互关系;多变量、非线性综合参量的全局耦合动力学建模与求解;耦合回路电压解耦数字化仿真模型的建立.在此基础上，开展高速电主轴动态性能检测物理实验方法和技术研究，定义高速电主轴数字化仿真模型，进行高速电主轴数字化仿真实验和物理实验及数据分析等。课题通过高速电主轴机电耦合动力学分析技术、高速电主轴机电耦合建模和求解方法和技术、高速电主轴数字化仿真实验建模与实验技术等方面的研究，探讨了多物理过程、多参量复杂祸合下高速电主轴的动态性能、解释高速电主轴机电耦合动力学问题，建成高速电主轴仿真与虚拟实验系统，揭示高速电主轴设计参数、耦合因数对性能指标的影响机理和规律。取得的研究成果和重要进展不仅在科技层面有重大的学术意义，而且在工程应用层面有重大的经济社会效益。