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机床主轴系统的热变形是影响机床加工精度的主要原因之一，机床主轴系统的热特性设计在机床设计中占据重要地位，本文以中大创远数控装备有限公司新开发的YK20100型数控螺旋锥齿轮磨齿机主轴系统为研究对象，以大型有限元分析软件ANSYS作为分析工具，对其热特性进行研究。主要研究内容、方法、创新点如下：
1.建立机床主轴系统零件和组件的三维CAD模型，并对有限元网格划分和接触面之间的接触热阻进行了研究，在此基础上建立起热特性有限元分析模型。
2.在分析机床主轴系统主要热源和边界条件的基础上，对机床主轴系统温度场进行分析，得到系统达到热平衡的时间为3h，最大温升为15.732℃，并将分析结果与实验测量值进行比较，证明建立的有限元分析模型和选取的边界条件是合适的。
3.在确定约束条件和热载荷的基础上，对机床主轴系统的热变形进行分析，得到主轴前端的轴向伸长为10.779μm，并计算了机床主轴头部的端面跳动和径向跳动，分别为0.32μm和1.64μm。
4.在分析主轴系统温度场和热变形的基础上，对机床主轴系统进行结构优化设计，采取将主轴箱前部改成肋板式结构的方法，在计算机虚拟环境下实现了主轴系统热特性优化设计的目标。
5.分析了散热筋板的位置和形状对散热效果的影响：应将筋板尽可能靠近热源；应尽量将筋板做成与空气接触面积最大的形状；当筋板的高度达到一定值后，再增加其高度，散热作用增加较小，应改为增加筋板数量。