論文題目：高速軸系的參數化設計及優化
摘要：隨著機械行業的快速發展,對不同類型的高速回轉機械需求量大大增加。而高速軸系作為高速回轉類機械的核心部件,是回轉類機械整體實現高性能、高可靠性工作的基礎。高速軸系結構復雜多樣,設計內容繁多,想要提高高速軸系的研發速度,最有效的方法就是運用三維參數化設計技術開發高速軸系參數化設計系統。本論文以高速軸系為設計目標,通過參數化設計方法,結合UG PLM和UG二次開發等技術,開發了高速軸系智能參數化設計系統,運用有限元分析方法對高速軸系參數化模型進行了分析驗證與優化。本文主要研究內容與成果如下:（1）根據高速軸系的設計方法與流程對高速軸系及各零部件進行了結構選擇和參數的定義,運用UG三維設計軟件對高速軸系及軸系各零部件進行了參數化建模。（2）運用材料力學、熱力學等相關理論對高速軸系各零部件尺寸與設計目標等參數之間的數學關聯關系進行了研究,將所得數學關聯表達式融入所建立參數化模型,實現了高速軸系的參數化設計。（3）利用UG PLM建立了高速軸系及各零部件的人機交互界面和可調用重用庫,結合UG二次開發技術建立了用戶操作菜單和參數化有限元分析,完成了高速軸系參數化設計系統的開發。（4）運用有限元分析方法對高速軸系各零部件參數化模型進行了分析驗證與優化,驗證了所建立參數化模型的動靜態性能滿足所輸入設計目標的需求。對高速主軸進行了結構優化,在保證結構強度的條件下,經過優化的高速輕載主軸和高速重載主軸重量分別減小了41.6%和20.1%,提高了高速主軸性能。本文所建立的高速軸系參數化設計系統,集成了設計與分析模塊,提高了方案設計效率。該設計系統實現了對復雜高速軸系的智能參數化設計,具有重要的工程實用價值,為同類新產品的研發提供了一種智能高效的設計方法。
關鍵詞：高速軸系;參數化設計;UG二次開發;動靜態特性;結構優化
學科專業：工程碩士（專業學位）
摘要
abstract
第1章 緒論
1.1 研究背景及意義
1.2 國內外研究現狀
1.3 本文研究的主要內容
第2章 高速軸系參數化設計方法與結構選擇
2.1 參數化設計方法
2.1.1 模型零部件的參數化設計方法
2.1.2 裝配體與各零部件間的關聯方法
2.1.3 參數的定義
2.2 高速軸系結構組成與建模方案
2.2.1 高速軸系結構組成
2.2.2 高速軸系建模方案
2.3 高速軸系核心部件結構選擇
2.3.1 高速主軸結構選擇
2.3.2 高速軸承座結構選擇
2.4 本章小結
第3章 高速軸系參數計算
3.1 高速輕載主軸參數計算
3.1.1 高速輕載主軸最小直徑計算
3.1.2 主軸安裝臺階面最小直徑計算
3.2 高速重載主軸參數計算
3.3 高速輕載軸承座參數計算
3.4 高速重載軸承座參數計算
3.4.1 由軸承外力引起的摩擦力矩的計算
3.4.2 黏性摩擦力矩的計算
3.4.3 軸承發熱量計算
3.4.4 軸承散熱量計算
3.4.5 軸承座降溫油槽的計算及相關表達式
3.5 本章小結
第4章 高速軸系重用庫的建立及UG二次開發
4.1 高速軸系參數化模型的建立
4.2 UG PLM和 UG二次開發
4.3 基于UG PLM人機交互界面的建立
4.4 UG二次開發
4.5 參數化有限元分析
4.6 本章小結
第5章 高速軸系參數化設計模型有限元分析驗證與優化
5.1 高速輕載主軸參數化模型分析驗證與優化
5.1.1 高速輕載主軸靜力學分析
5.1.2 高速輕載主軸模態分析
5.1.3 高速輕載主軸結構優化與對比
5.2 高速重載主軸參數化模型分析驗證與優化
5.2.1 高速重載主軸靜力學分析
5.2.2 高速重載主軸模態分析
5.2.3 高速重載主軸結構優化與對比
5.3 高速輕載軸承座參數化模型分析驗證
5.4 高速重載軸承座參數化模型分析驗證
5.5 本章小結
第6章 總結與展望
6.1 總結
6.2 展望
參考文獻
致謝