（1）目的

（1）研究过盈配合结合面特性，通过有限元法计算过盈配合结合面在不同过盈量下的接触刚度和接 触阻尼。在 ANSYS 中建立了过盈配合组件的有限元模型，对模型施加一定的边界条件，仿真后提取结合面上 单元和节点的接触压力、位移等参数，计算接触刚度和接触阻尼。运用结构响应耦合方法，代入仿真计算得到 的接触刚度和接触阻尼，建立过盈配合的理论模型，计算过盈配合一端的频率响应函数，与实测频响函数对 比，验证了接触刚度和接触阻尼的正确性。

（2）主轴系统作为数控机床的心脏部件，其动静态特性直接关系到机床的加工性能[1]。主轴振动试验是在不同转速 下测量主轴的振动量，包括振动位移、速度、加速度的幅 值和相位、振动的时间历程、频率等。通过主轴振动试验， 可以找到主轴在使用过程中可能发生的共振点，或者主 轴振动量偏大的转速区域，以避免主轴在共振区或不稳 定状态下工作[2]。

（2）意义

（1）本文研究了运用有限元法计算过盈配合结合 面的接触刚度和接触阻尼，得到了在不同过盈量 下，接触刚度和接触阻尼沿轴线方向的变化规律。 最后，结合实验测试和结构响应耦合计算，验证了 接触刚度和接触阻尼的有效性。根据计算得到的 接触刚度和接触阻尼，可以得出: 不同的过盈量对 接触刚度和接触阻尼的影响较小。因为过盈配合 中 ，轴和轴套已经紧密结合，过盈量的变化，对结合面特性，乃至整个结构的特性影响很小。

（2）本文针对液体静压轴承的主轴进行了振动试验和温升试验，分别研究了主轴在不同转速下的振动情况和温 升对振动的影响，发现随着温度的变化，主轴的整体刚性 得到加强，低速区的大振动区域变小，高速区的大振动区 域从原来的 1 300~1 450 r/min 变为 1 250~1 400 r/min，即 提前发生大振动。另一方面，由于实验主轴对油液没有进 行冷却，主轴在试验结束时油温接近限定值，若长期使用 主轴，需要对油液安装一个温度报警器。

2. 研究的基本内容与方案

1电主轴参数的预处理

针对 170MD12Y16 电主轴，设计了EMAB45 电磁平衡头，其由静环和动环两部分构成，静 环通过线圈通电产生电磁场，动环携带偏心质量并在 静环磁力作用下步进转动，整个平衡头由左右两组这 样的机构组成，以获得较大的平衡能力。电主轴则采 用普通三相异步电机，轴承采用角接触钢球轴承、油雾 润滑，润滑系统由空压机和油雾润滑器组成，压缩空气 流量可调节; 电机采用定子外循环水冷却，由水冷机提 供 冷 却 液 ，流 量 、温 度 可 调 。 为 了 安 装 平 衡 头 ，电 主 轴 前端相比标准设计进行了修正，延长了转子长度并取 消了防尘盖。170MD12Y16-EMAB45 电主轴主要参数 见表 表 4。

表4 电主轴冷却参数系数