西安交通大学李旸获国家专利权
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龙图腾网获悉西安交通大学申请的专利一种机床主轴分形导热通道的设计方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN116257900B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-09-30发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202310451272.2,技术领域涉及:G06F30/10;该发明授权一种机床主轴分形导热通道的设计方法是由李旸;田景尧;聂喆;何文蕾;赵万华设计研发完成,并于2023-04-24向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种机床主轴分形导热通道的设计方法在说明书摘要公布了:本发明涉及高速高精密数控机床技术领域,公开了一种机床主轴分形导热通道的设计方法,通过将分形导热通道与直导热通道和无导热通道结构的最高温度、整体温度分布情况进行仿真、实验对比发现,本发明方法使该主轴区域的温度场分布更加均匀、最高温度减少。能够在机床主要热源在稳态工况下快速将产生的热量导出,其中温度在初始快速上升后趋于稳定,表明测试模型已达到热平衡。以最高温度的95%为准则,分形导热路径和直导热路径模型分别需要约33分钟和51分钟才能达到稳态。在相同的实验条件下,分形热传导路径模型更快地实现热平衡。与直线导热路径模型相比,分形导热路径模型的温度测量点在相同位置具有较低的温度。
本发明授权一种机床主轴分形导热通道的设计方法在权利要求书中公布了:1.一种机床主轴分形导热通道的设计方法,其特征在于,包括如下步骤: 步骤1,选定机床主轴设计域和热源,根据机床主轴设计域的尺寸参数建立简化模型,根据热源的参数设置热边界条件、建立导热通道温度场; 步骤2,在导热通道设计域内选定分形维数和分叉角度,确定分支数和各分支长度比和宽度比,并根据导热通道占总设计域的体积分数确定各分支通道的长度和宽度; 根据分形维数,确定长度比和宽度比,具体公式如下: ,式中,表示长度比,表示宽度比;表示长度分形维数、表示宽度分形维数,经验值为3; 根据各级分支长度、体积分数和宽度比确定各级分支宽度,具体公式如下: 式中,表示各分支宽度,表示分形通道总面积,表示各级分支通道总面积; 步骤3,判断分支通道是否分布合理,若不合理重新确定分支数、分形维数,计算长度比、宽度比,再根据体积分数确定分形导热通道各分支的宽度和长度,并生成导热通道; 步骤4,使用Solidworks进行建模,将导热通道模型导入COMSOL软件,进行热稳态导热性能分析,获取模型最高温度和整体温度分布,并与无通道、直通道导热通道模型进行比较,得到分形优化设计前后导热通道性能的对比。
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