题目：龙门加工中心关键部件的动态特性及热特性研究

大型高架桥式五坐标龙门加工中心广泛应用于航空航天工业、船舶工业、电力工业和模具加工业，用来完成大型金属构件和复杂模具三维空间曲面的高速、高效、高精度切削加工。主轴部件是五坐标龙门加工中心的心脏部件，为保证开发出来的机床具有良好的动、静态特性以及抵抗热变形的能力，应对主轴部件进行动态特性及热态特性分析。本论文完成的主要工作为主轴部件动态特性以及热特性的有限元建模、分析、试验验证以及优化设计，具体叙述如下：一，进行了主轴部件热特性分析。用不同方法建立了主轴部件热特性计算的有限元模型，理论计算了轴承发热量以及主轴表面与周围空气的对流传热系数；利用ANSYS进行仿真，得到了主轴系统的温度场分布以及热变形情况；二，进行了主轴动态特性分析，建立了主轴部件动态特性的有限元模型，分析了轴承的简化形式，计算了角接触球轴承的刚度；利用ANSYS对主轴系统进行了动态特性以及谐响应的分析，得到了主轴系统的静态变形和低阶频率和振型；分析了主轴轴承间距以及前轴承刚度的改变对主轴低阶固有频率的影响。三，进行了主轴部件的模态测试。四，以主轴轴承间距以及主轴的内外圈半径为设计变量，以低阶固有频率为目标函数，进行了主轴部件的初步优化设计。五，建立了整台龙门加工中心的有限元模型，进行了整机热特性的有限元分析，得到了整机的温度场分布以及热变形。