摘要：当前，高速切削的市场需求促进了高速数控机床的不断发展，作为现代高速数控机床的核心功能部件之一的电主轴也得到了广泛的应用。因此对电主轴动态性能及应用进行分析具有相当重要意义。电主轴一直以更高速度、精度、效率为追求目标，在很大程度上其动态性能决定了机床的切削能力和加工质量。另外，动态性能也是衡量高速电主轴质量好坏的一个重要指标。因此，对电主轴的动态性能的研究是高速数控机床的稳定工作的重要环节之一，为电主轴的结构改进提供了科学的依据。

评价电主轴动态特性的重要指标之一是自激振动能力和抵抗受迫振动的大小。而激振力的频率与受迫振动的振幅有着极大的关系，当电主轴的某阶固有频率与激振力频率相近或相等时，将导致振幅急剧增加，电主轴将可能处于共振区从而出现剧烈的振动现象，因此各阶固有频率应作为高速电主轴的一个关键评价指标。在研究电主轴的动态特性时，要着重研究其各阶固有频率和主振型。

本论文以转速为以60000r/min（额定功率6kW、额定电压350V、额定电流16A）的高速电主轴为例来研究其动态特性。首先分析电主轴的结构和工作原理；接着建立电主轴的传递矩阵，针对其结构特点，通过应用传递矩阵法对其进行动力学特性分析，简化建模；然后使用软件MATLAB编程仿真，观察电主轴的振型图。最后，根据计算结果得出电主轴动力学特性相关的结论。

关键词：电主轴 临界转速 传递矩阵法 动态性能

目 录

摘 要

ABSTRACT

1 绪论-1

1.1引言-1

1.2本课题研究的背景及意义-1

1.2.1本课题研究的背景-1

1.2.2本课题研究的意义-3

1.3国内外电主轴研究现状及差距-4

1.3.1国内外电主轴研究现状-4

1.3.2国内外电主轴差距-5

1.4本课题研究的内容及目的-6

1.5本章小结-6

2 电主轴的的基本结构和工作原理-7

2.1引言-7

2.2电主轴的基本结构-7

2.2.1轴壳-7

2.2.2转轴-7

2.2.3轴承-7

2.2.4定子与转子-7

2.3电主轴的工作原理-9

2.4电主轴的基本参数-10

2.5本章小结-11

3 电主轴的传递矩阵方程-12

3.1引言-12

3.2建立传递矩阵方程-19

3.3计算传递矩阵-23

3.4本章小结-24

4 电主轴的仿真-26

4.1引言-26

4.2建立电主轴的仿真模型-27

4.3Matlab常用的编程语句-28

4.4本章小结-32

5结论-33

参考文献-34

致谢-36

附件-37