[发明专利]端面磨削电主轴柔性转子动力学建模与动态设计方法

权利要求书

1.一种端面磨削电主轴柔性转子动力学建模与动态设计方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤1：将端面磨削电主轴转子-轴承系统简化为柔性转子动力学模型；

步骤2：端面磨削电主轴柔性转子动力学特性计算；

步骤3：端面磨削电主轴柔性转子动力学设计。

2.根据权利要求1所述的一种端面磨削电主轴柔性转子动力学建模与动态设计方法，其特征在于，步骤1中所述将端面磨削电主轴转子-轴承系统简化为柔性转子动力学模型，具体为：将电主轴转子简化为由N段无质量弹性轴连接的集中质量；砂轮、推力盘和电机转子均简化为考虑了陀螺效应的刚性圆盘；推力滑动轴承等效为具有角刚度和角阻尼的弹性元件；滚动轴承等效为具有线刚度的弹簧。

3.根据权利要求1所述的一种端面磨削电主轴柔性转子动力学建模与动态设计方法，其特征在于，步骤2中所述端面磨削电主轴柔性转子动力学特性计算的方法具体包括：

步骤2a：建立考虑推力滑动轴承倾斜效应的改进传递矩阵；

步骤2b：采用润滑理论计算推力滑动轴承的角刚度和角阻尼；采用Jones-Harris滚动轴承分析方法计算滚动轴承的线刚度；

步骤2c：采用传递矩阵法计算端面磨削电主轴转子-轴承系统的不平衡响应，绘制电主轴轴端径向振幅随转速变化的曲线；

步骤2d：在不平衡响应曲线上，将振幅峰值对应的转速近似为端面磨削电主轴转子-轴承系统的临界转速，并根据传递矩阵法计算与各阶临界转速对应的振型。

4.根据权利要求3所述的一种端面磨削电主轴柔性转子动力学建模与动态设计方法，其特征在于，步骤2a所述建立考虑推力滑动轴承倾斜效应的改进传递矩阵，具体为：

式中：m为电主轴转子集中质量的质量；J_p为电主轴转子集中质量的极转动惯量；J_d为电主轴转子集中质量的横向转动惯量；ω为电主轴转子自转角速度；s_mn(m,n＝x,y,θ_x,θ_y)为轴承的复数刚度，s_mn＝k_mn+jc_mn；j为复数虚部的符号，k_mn(m,n＝θ_x,θ_y)为推力滑动轴承的角刚度；c_mn(m,n＝θ_x,θ_y)为推力滑动轴承的角阻尼；k_mn(m,n＝x,y)为滚动轴承的线刚度；E为电主轴转子材料的弹性模量；I为电主轴转子轴段的截面惯性矩；l为电主轴转子轴段长度；ν为电主轴转子轴段截面剪切变形系数；U为不平衡量；下标i为电主轴转子集中质量的序号，i＝1_,2,…,N+1；N为电主轴转子无质量弹性轴段的数目。

5.根据权利要求1所述的一种端面磨削电主轴柔性转子动力学建模与动态设计方法，其特征在于，步骤3中所述端面磨削电主轴柔性转子动力学设计，包括：首先计算端面磨削电主轴临界转速与设计变量的对应关系，再将临界转速最大值对应的设计变量取值作为设计变量的最佳值。