發(fā)布時(shí)間：2019-09-12 14:49

【摘要】：床身是機(jī)床重要的基礎(chǔ)支撐部件,機(jī)床上眾多的重要組件都是以床身為載體而進(jìn)行安裝的。為了保證機(jī)床的整體性能及加工精度,作為基礎(chǔ)件的床身必須具有良好的抗振性和高剛度。傳統(tǒng)的床身設(shè)計(jì)雖能夠滿足使用要求,但對(duì)于其結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)往往過(guò)于保守,床身的靜動(dòng)態(tài)特性及質(zhì)量的可優(yōu)化空間仍然很大。本文以QYJ-16型臥式加工中心床身為研究對(duì)象,在完成床身三維模型構(gòu)建、銑削力計(jì)算、網(wǎng)格劃分等一系列工作后,利用有限元法對(duì)其進(jìn)行靜動(dòng)態(tài)特性分析。根據(jù)分析結(jié)果找到床身設(shè)計(jì)中的薄弱環(huán)節(jié),并提出兩種改進(jìn)方法。一是利用元結(jié)構(gòu)的方法對(duì)床身筋板結(jié)構(gòu)中的出砂孔的形狀及尺寸進(jìn)行改進(jìn),使床身質(zhì)量減少,同時(shí)也改善了原床身設(shè)計(jì)中靜態(tài)分析應(yīng)力集中的問(wèn)題。在此方法中運(yùn)用了灰色關(guān)聯(lián)度的理論完成對(duì)床身元結(jié)構(gòu)樣式的選擇,并利用有限元軟件ANSYS Workbench對(duì)元結(jié)構(gòu)的出砂孔及壁厚的尺寸進(jìn)行優(yōu)化,根據(jù)優(yōu)化后的元結(jié)構(gòu)對(duì)原床身進(jìn)行重新建模,并對(duì)其進(jìn)行有限元分析,結(jié)果表明床身在靜態(tài)特性提高,動(dòng)態(tài)特性基本不變的情況下,減重5.02%。另一種方法是利用拓?fù)鋬?yōu)化的方法找出床身在受載的條件下的最優(yōu)傳力路徑,根據(jù)傳力路徑對(duì)床身筋板的布局進(jìn)行重新設(shè)計(jì),從而實(shí)現(xiàn)床身的靜動(dòng)態(tài)特性的多目標(biāo)優(yōu)化。在此方法中運(yùn)用了折衷規(guī)劃法對(duì)床身建立了四種拓?fù)鋬?yōu)化的綜合目標(biāo)函數(shù),根據(jù)四種綜合目標(biāo)函數(shù)利用Hyper Works軟件的Opti Struct版塊拓?fù)涑鏊姆N床身結(jié)構(gòu),然后根據(jù)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)完成對(duì)床身筋板結(jié)構(gòu)的重建,最后利用響應(yīng)面的方法對(duì)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)關(guān)鍵尺寸進(jìn)行優(yōu)化,優(yōu)化結(jié)果表明床身的靜動(dòng)態(tài)特性得到明顯的提升,并且床身質(zhì)量也有所減少。本文中所運(yùn)用的兩種優(yōu)化方法同樣也可以運(yùn)用于機(jī)床其他關(guān)鍵部件的優(yōu)化設(shè)計(jì)中。
【圖文】：

圖 2. 2 床身三維圖為一排與底部平行筋板，三排垂直于底。筋板布局為井字型，筋板上有矩形和所示。圖 2. 3 床身內(nèi)部筋板布局圖實(shí)體模型導(dǎo)入 Hyperworks 中的 Hyperm時(shí)間，提高計(jì)算效率，在導(dǎo)入之前需要那些對(duì)床身整體特性影響較小的結(jié)構(gòu)，

圖 2. 3 床身內(nèi)部筋板布局圖體模型導(dǎo)入 Hyperworks 中的 Hyperme間，，提高計(jì)算效率，在導(dǎo)入之前需要些對(duì)床身整體特性影響較小的結(jié)構(gòu)，劃分時(shí)，網(wǎng)格的疏密程度直接影響到度是有限元計(jì)算的值不再隨網(wǎng)格尺寸化之后，所得的解并沒(méi)有產(chǎn)生明顯的算時(shí)間并且需要很大的存儲(chǔ)空間。結(jié)合法通過(guò)設(shè)置網(wǎng)格單元的尺寸參數(shù)來(lái)對(duì)m，床身模型共劃分了 303067 個(gè)節(jié)點(diǎn)元模型如圖 2.4 所示。
【學(xué)位授予單位】：蘭州理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TG659

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2535205