液体动静压电主轴系统采用内置式电机作为动力源以及动静压轴承作为支承单元,有着诸多优点并得到了很好的应用,电主轴系统的热态特性对保障机床加工精度和工作寿命有着重要作用。高速动静压电主轴系统中的前后轴承以及电机是影响其热态特性的主要部位,通过分析机床的结构和工作原理,应用电磁学理论、摩擦学理论以及传热学理论综合分析机床的热源和散热方式,建立电主轴系统的三维模型,结合理论计算、仿真分析、实验验证的手段对液体动静压电主轴热态特性进行研究,寻求掌握液体动静压电主轴系统热态特性规律,并探究能够有效改善其热态性能的方法。主要做以下研究:(1)根据液体动静压电主轴系统结构和工作原理,着重分析了电主轴系统关键部分的技术原理,包括冷却系统、液体动静压支承、高速电机驱动技术等。(2)根据高速电主轴工作原理及系统各部分的产热传热特点,计算主轴在高速运转时电机功率损耗以及轴承磨擦产热情况,计算不同工况下液体动静压轴承、定子、转子等产热情况。(3)介绍CFD仿真软件以及求解流体热分析问题的方法,基于湖南大学30HD高速电主轴实验平台,对动静压轴承油膜温度以及功耗进行理论计算和仿真分析,得出不同轴承参数对动静压轴承油膜温升以及功耗的影响规律。(4)基于湖南大学30HD高速电主轴实验平台,确定其温度场边界条件以及三维模型,应用ANSYS Workbench软件对高速动静压电主轴系统进行热分析,并将求解出的温度载荷导入结构分析模块中,对其进行热-结构耦合分析。之后依托30HD高速动静压主轴磨床为实验对象,以实验结果验证不同工作参数下高速电主轴系统的热态特性规律。(5)探究能够有效改善主轴系统热态性能规律的方法,创新性的提出并设计了基于陶瓷套筒的高速电主轴系统方案,并利用ANSYS Workbench软件对不同厚度和材料的陶瓷套筒主轴系统进行了热分析以及热-结构耦合分析,为陶瓷套筒在电主轴上的应用及其优点提供参考依据。