電主軸的動力學(xué)建模仿真與實驗研究.pdf

1、電主軸單元是決定數(shù)控機(jī)床高速化和高效率的主要部分，始終是機(jī)床技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)。電主軸的加工、裝配、靜態(tài)和動態(tài)特性將對機(jī)床的生產(chǎn)率、加工精度、被加工表面的質(zhì)量產(chǎn)生很大影響。
　　本文對電主軸進(jìn)行了動力學(xué)建模、仿真和實驗研究，主要做了以下幾個方面的工作：
　　根據(jù)電主軸的工作原理，建立了電主軸系統(tǒng)的廣義坐標(biāo)，應(yīng)用拉格朗日-麥克斯韋方程對電主軸進(jìn)行機(jī)電耦合動力學(xué)建模，得到了電主軸的機(jī)電耦合動力學(xué)方程，應(yīng)用坐標(biāo)變換對電主軸的機(jī)電耦合動

2、力學(xué)模型進(jìn)行降階處理，推導(dǎo)出d-q-n坐標(biāo)系下的機(jī)電耦合方程和α-β-0坐標(biāo)系下的機(jī)電耦合動力學(xué)模型；對電主軸的振動特性進(jìn)行分析，建立了電主軸微分形式的運動方程，并應(yīng)用傳遞矩陣法進(jìn)行求解。
　　運用數(shù)學(xué)上的等價變換，根據(jù)在α-β-0坐標(biāo)系中的機(jī)電耦合動力學(xué)模型推導(dǎo)出其坐標(biāo)系下以定子電流和轉(zhuǎn)子電流為狀態(tài)變量的電主軸機(jī)電耦合動力學(xué)方程，并在SIMULINK中搭建模型，研究了不同頻率空載響應(yīng)和加載響應(yīng)的變化規(guī)律；在定子電流轉(zhuǎn)子電流模型的

3、基礎(chǔ)上推導(dǎo)出定子磁鏈定子電流、定子磁鏈轉(zhuǎn)子電流、定子磁鏈轉(zhuǎn)子磁鏈三種模型，并對三種模型以不同頻率啟動研究其定子磁鏈、轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩的變化情況，結(jié)果表明：在數(shù)學(xué)上它們具有相同的收斂性；運用MATLAB編程求解電主軸的頻率方程，在編程過程中運用了符號函數(shù)運算和一維尋優(yōu)方法，得到電主軸的前三階固有頻率。
　　對電主軸進(jìn)行實驗性能研究，根據(jù)試驗?zāi)B(tài)分析的理論利用錘擊法對電主軸進(jìn)行試驗?zāi)B(tài)分析，在采樣時為了保證采集到較好效果的數(shù)據(jù)。運用頻響函數(shù)