摘要：生产率的提高、生产成本的降低和产品加工质量的提高是机械制造行业对机床性能提出的新要求，从而促使了高速加工的产生，这也是制造行业发展的必然结果。为实现高速加工这一目的，其关键是满足要求的高速机床，而高速机床的关键又是高速电主轴单元（俗称：电主轴）。它能简化机床结构，实现机床的“零传动”,提升了机床的响应速度,是一种较为新型的机械结构形式,它的性能极大地影响到机床的加工精度和生产效率。在众多电主轴中，磁悬浮电主轴既具有电主轴的所有优点，又改善了电主轴由于轴承原因限制其转速进一步提高的缺陷，实现了非接触式加工。

本文分析并研究磁悬浮电主轴转子系统的结构，建立了磁悬浮电主轴转子系统的模型及其动力学方程。并基于传递矩阵法对磁悬浮电主轴进行动力学特性分析，简化转子结构并进行分段建模，将轴系中的典型单元状态变换成数学描述；以最高转速为20000r/min的磁悬浮电主轴的参数为例，利用所建立的磁悬浮电主轴转子的传递矩阵方程，对其赋值并进行求解计算，最后得到了该转子系统的固有频率及振型图。

关键词：磁悬浮电主轴 转子系统 传递矩阵 动力学

 

目 录

摘 要

ABSTRACT

1 绪 论-1

1.1 引言-1

1.2 本课题的目的及意义-1

1.3 国内外研究现状-2

1.4 本课题的主要内容-3

2 磁悬浮电主轴技术-4

2.1 磁悬浮电主轴的结构特点-4

2.2 磁悬浮电主轴的优点-6

2.3 磁悬浮轴承的工作原理-6

3 磁悬浮电主轴动力学分析的传递矩阵法-8

3.1 电主轴动力学分析的传递矩阵法-8

3.2 磁悬浮电主轴的模型简化-8

3.3 典型单元的传递矩阵-9

4 磁悬浮电主轴转子系统动力学计算与分析-11

4.1 磁悬浮电主轴的动力学建模-11

4.2 MATLAB软件介绍-11

4.3 磁悬浮电主轴转子系统动力学计算-12

4.4 计算结果分析-15

5 结 论-17

参考文献-18

致 谢-19

附录  振型图程序-20