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２０２４年５月机床与液压Ｍａｙ２０２４
第５２卷第１０期ＭＡＣＨＩＮＥＴＯＯＬ＆ＨＹＤＲＡＵＬＩＣＳＶｏｌ５２Ｎｏ１０
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ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊｉｓｓｎ１００１３８８１２０２４１００１４
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文献引用：阮佳豪，栾丛丛，陈泽众，等．碳纤维金属复合电主轴关键部件优化设计［Ｊ］．机床与液压，２０２４，５２（１０）：８３９０．
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Ｃｉｔｅａｓ：ＲＵＡＮＪｉａｈａｏ，ＬＵＡＮＣｏｎｇｃｏｎｇ，ＣＨＥＮＺｅｚｈｏｎｇ，ｅｔａｌ．Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｄｅｓｉｇｎｏｆｋｅｙｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓｏｆｃａｒｂｏｎｆｉｂｅｒｍｅｔａｌｃｏｍｐｏｓｉｔｅ
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ｅｌｅｃｔｒｉｃｓｐｉｎｄｌｅ［Ｊ］．ＭａｃｈｉｎｅＴｏｏｌ＆Ｈｙｄｒａｕｌｉｃｓ，２０２４，５２（１０）：８３９０．
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碳纤维金属复合电主轴关键部件优化设计
阮佳豪，栾丛丛，陈泽众，丁泽泉，马梓健，傅建中
（１浙江大学机械工程学院，浙江杭州３１００２７；２浙江省三维打印工艺与
装备重点实验室，浙江杭州３１００２７）
摘要：为了进一步提升电主轴的加工性能，以常见的Ａ０２型电主轴为分析对象，使用热膨胀系数小以及减振性能优异
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的碳纤维材料替换芯轴的不同部位，以此设计４种碳纤维金属复合芯轴，探讨其对Ａ０２型电主轴的影响。通过有限元分
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析，对４种碳纤维金属复合芯轴和常规钢芯轴的动态特性和热特性进行评估。结果表明：全碳纤维芯轴的性能最佳，而
心部碳纤维芯轴可以在避免使用大量碳纤维材料的基础上实现与全碳纤维芯轴相近的效果；外侧碳纤维芯轴具有成熟的加
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工工艺，可以直接进行加工试验。列举了几种碳纤维金属复合芯轴已有或具备可行性的加工方案，为碳纤维材料与电主
轴结构更好地结合提供参考。
关键词：电主轴；碳纤维；有限元分析；热变形
中图分类号：ＴＧ６５９；ＴＨ１２２
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ＯｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎＤｅｓｉｇｎｏｆＫｅｙＣｏｍｐｏｎｅｎｔｓｏｆＣａｒｂｏｎＦｉｂｅｒＭｅｔａｌＣｏｍｐｏｓｉｔｅ
ＥｌｅｃｔｒｉｃＳｐｉｎｄｌｅ
ＲＵＡＮＪｉａｈａｏ，ＬＵＡＮＣｏｎｇｃｏｎｇ，ＣＨＥＮＺｅｚｈｏｎｇ，ＤＩＮＧＺｅｑｕａｎ，ＭＡＺｉｊｉａｎ，ＦＵＪｉａｎｚｈｏｎｇ
（１．ＳｃｈｏｏｌｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＺｈｅｊｉａｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，ＨａｎｇｚｈｏｕＺｈｅｊｉａｎｇ３１００２７，Ｃｈｉｎａ；２．Ｋｅｙ
Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆ３ＤＰｒｉｎｔｉｎｇＰｒｏｃｅｓｓａｎｄＥｑｕｉｐｍｅｎｔｏｆＺｈｅｊｉａｎｇＰｒｏｖｉｎｃｅ，Ｈａｎｇｚｈｏｕ
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