申请/专利权人：西安交通大学

申请日：2021-03-05

公开（公告）日：2024-04-02

公开（公告）号：CN113094869B

主分类号：G06F30/20

分类号：G06F30/20;G06F30/17;G06F119/08

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.02#授权;2021.07.27#实质审查的生效;2021.07.09#公开

摘要：一种考虑重力和热影响下的机床大件结构优化方法，包括以下步骤：1确定机床热源和散热边界；2根据机床热源和散热边界，对重力和热影响下机床大件的变形进行仿真计算；3根据机床大件的热变形仿真计算结果，对机床大的部件进行结构优化。本发明在传统的机床结构设计方法的基础上，提出了一种考虑重力和热影响下的机床大件结构优化方法，通过对机床大件在重力和热影响下的变形进行仿真计算，分析得出薄弱环节并进行结构优化，这样对床身关键部位的结构优化更具有针对性。

主权项：1.一种考虑重力和热影响下的机床大件结构优化方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）确定机床热源和散热边界；机床热源包括电机、电主轴、主轴轴承和导轨；电机发热生成热量通过下式计算： 其中，——传动效率； P——电动机额定功率； ——折算到电动机轴上的负载；电主轴的总发热量通过下式计算： 其中，为机械损耗，为电损耗，为磁损耗，为涡流损耗；机械损耗： （4）电损耗： （5）磁损耗： （6）涡流损耗： （7）其中，——摩擦系数； ——空气密度； ——转子加速度； ——旋转体外半径； ——旋转体长度； ——电流； ——电阻； ——导体的电阻率； ——导体的长度； ——与电工钢牌号有关的常数； ——磁感应最大值； ——硅钢片厚度； ——磁化频率； ——铁芯电阻率； ——铁芯密度；主轴轴承的发热量通过下式计算： （8） （9）其中：——轴承发热功率； ——轴承内圈滚到接触区发热功率； ——轴承外圈滚到接触区发热功率； ——轴承内圈摩擦力矩； ——轴承外圈摩擦力矩； ——轴承内圈自旋摩擦力矩； ——轴承外圈自旋摩擦力矩； ——滚动体相对外圈滚道滚动角速度； ——滚动体绕外圈接触面法线自旋运动角速度； ——滚动体绕内圈接触面法线自旋运动角速度；导轨摩擦发热通过下式计算： （12）其中：——摩擦系数； ——正压力； ——运动速度；（2）根据机床热源和散热边界，对重力和热影响下机床大件的变形进行仿真计算；具体过程为：①去除机床三维模型的螺栓孔、圆角与倒角；②设置机床各项初始条件：包括设置重力，添加约束，设置电机发热；主轴轴承、丝杠两端轴承、丝杠螺母与导轨的摩擦热，设置对流换热系数以及添加机床材料和属性；③对机床三维模型进行网格划分后求解机床在纯重力下变形、重力以及发热下变形情况，并求解主轴、导轨分别在X、Y、Z三个方向上的变形量；（3）根据机床大件的热变形仿真计算结果，对机床大的部件进行结构优化。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 西安交通大学 一种考虑重力和热影响下的机床大件结构优化方法

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