| 摘要 | 第4-5页 |
| Abstract | 第5页 |
| 第一章 绪论 | 第17-23页 |
| 1.1 磁悬浮轴承及其分类 | 第17页 |
| 1.2 磁悬浮电主轴技术研究及工业应用现状 | 第17-20页 |
| 1.2.1 磁悬浮电主轴工业应用现状 | 第18页 |
| 1.2.2 磁悬浮轴承控制技术在磁悬浮电主轴应用研究现状 | 第18-19页 |
| 1.2.3 电主轴静动力学特性研究现状 | 第19-20页 |
| 1.3 磁悬浮电主轴的主要单元 | 第20-21页 |
| 1.3.1 磁悬浮电主轴转子单元 | 第20页 |
| 1.3.2 磁悬浮轴承单元 | 第20页 |
| 1.3.3 电机驱动单元 | 第20-21页 |
| 1.3.4 冷却单元 | 第21页 |
| 1.3.5 刀具单元 | 第21页 |
| 1.3.6 其他辅助单元 | 第21页 |
| 1.4 研究意义与课题来源 | 第21-22页 |
| 1.5 论文内容安排 | 第22-23页 |
| 第二章 磁悬浮电主轴的结构设计 | 第23-34页 |
| 2.1 总体结构 | 第23-24页 |
| 2.2 主要结构布局分析 | 第24-25页 |
| 2.2.1 主轴上零件布局 | 第24页 |
| 2.2.2 传感器布局 | 第24页 |
| 2.2.3 刀具端悬伸量以及径向轴承跨距 | 第24-25页 |
| 2.2.4 自动换刀机构 | 第25页 |
| 2.2.5 冷却方式 | 第25页 |
| 2.3 电机选型 | 第25-26页 |
| 2.4 磁悬浮轴承设计 | 第26-29页 |
| 2.4.1 磁悬浮轴承设计原则 | 第26页 |
| 2.4.2 径向磁悬浮轴承设计 | 第26-27页 |
| 2.4.3 轴向磁悬浮轴承设计 | 第27-28页 |
| 2.4.4 辅助轴承设计 | 第28-29页 |
| 2.4.5 磁悬浮轴承制作 | 第29页 |
| 2.5 转子主要结构参数 | 第29-30页 |
| 2.6 动环过盈量计算 | 第30-32页 |
| 2.7 转子动平衡 | 第32-33页 |
| 2.8 本章小结 | 第33-34页 |
| 第三章 磁悬浮电主轴电磁及结构性能仿真分析 | 第34-49页 |
| 3.1 磁悬浮轴承特性仿真分析 | 第34-40页 |
| 3.1.1 径向磁悬浮轴承特性仿真分析 | 第34-37页 |
| 3.1.1.1 径向轴承电磁特性仿真分析 | 第34-36页 |
| 3.1.1.2 径向轴承定子受力变形仿真分析 | 第36-37页 |
| 3.1.2 轴向磁悬浮轴承特性仿真分析 | 第37-40页 |
| 3.1.2.1 轴向轴承电磁特性仿真分析 | 第37-39页 |
| 3.1.2.2 轴向轴承定子受力变形仿真分析 | 第39-40页 |
| 3.2 转子特性仿真分析 | 第40-48页 |
| 3.2.1 磁悬浮轴承支撑特性分析 | 第40-43页 |
| 3.2.1.1 系统各环节数学模型 | 第40-42页 |
| 3.2.1.2 等效支撑刚度和等效支撑阻尼 | 第42-43页 |
| 3.2.2 磁悬浮电主轴转子特性分析 | 第43-48页 |
| 3.2.2.1 电主轴砂轮段刚度特性分析 | 第43-45页 |
| 3.2.2.2 转子动力学特性分析 | 第45-48页 |
| 3.3 本章小结 | 第48-49页 |
| 第四章 磁悬浮电主轴控制策略设计及其联合仿真 | 第49-69页 |
| 4.1 不完全微分PID控制 | 第49-50页 |
| 4.2 混合灵敏度H∞控制设计 | 第50-59页 |
| 4.2.1 H∞控制问题 | 第50-51页 |
| 4.2.2 混合灵敏度H∞控制指标 | 第51-53页 |
| 4.2.3 H∞控制策略设计 | 第53-59页 |
| 4.2.3.1 结构系统数学模型 | 第53-58页 |
| 4.2.3.2 H∞控制器设计 | 第58-59页 |
| 4.3 机电联合仿真 | 第59-68页 |
| 4.3.1 联合仿真模型建立 | 第59-63页 |
| 4.3.1.1 PROE中三维几何模型建立 | 第59-60页 |
| 4.3.1.2 AMAMS中刚性体动力学模型建立 | 第60-61页 |
| 4.3.1.3 ADAMS软件中柔性体动力学模型建立 | 第61-62页 |
| 4.3.1.4 Matlab Simulink中控制系统模型建立 | 第62-63页 |
| 4.3.2 联合仿真结果分析 | 第63-68页 |
| 4.3.2.1 磁悬浮轴承承载力分析 | 第63-65页 |
| 4.3.2.2 起浮性能分析 | 第65-66页 |
| 4.3.2.3 升速性能分析 | 第66-67页 |
| 4.3.2.4 抗干扰性能分析 | 第67-68页 |
| 4.4 本章小结 | 第68-69页 |
| 第五章 磁悬浮电主轴性能试验验证 | 第69-81页 |
| 5.1 磁悬浮电主轴试验系统介绍 | 第69页 |
| 5.2 磁悬浮轴承控制实现 | 第69-74页 |
| 5.2.1 控制器硬件环境 | 第69-70页 |
| 5.2.2 控制器软件开发 | 第70-72页 |
| 5.2.3 控制策略离散化 | 第72-74页 |
| 5.2.3.1 ADC以及DAC环节 | 第72页 |
| 5.2.3.2 不完全微分PID离散化 | 第72-73页 |
| 5.2.3.3 混合灵敏度H∞控制器离散化 | 第73-74页 |
| 5.3 系统性能试验研究 | 第74-80页 |
| 5.3.1 静态悬浮以及 700Hz高速旋转 | 第74-75页 |
| 5.3.2 工作转速下的回转精度分析 | 第75-76页 |
| 5.3.3 临界转速测量 | 第76-77页 |
| 5.3.4 广义动刚度测量 | 第77-78页 |
| 5.3.5 磁悬浮轴承与电机温升测量 | 第78-80页 |
| 5.3.6 磨削加工试验 | 第80页 |
| 5.4 本章小结 | 第80-81页 |
| 第六章 总结与展望 | 第81-83页 |
| 6.1 主要工作总结 | 第81页 |
| 6.2 进一步展望 | 第81-83页 |
| 参考文献 | 第83-87页 |
| 致谢 | 第87-88页 |
| 在学期间的研究成果及发表的学术论文 | 第88页 |
