多功能復(fù)合機床作為高端數(shù)控機床的一種,正以其獨特的優(yōu)勢被廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)制造中,已成為現(xiàn)代制造業(yè)的核心裝備之一。隨著多功能復(fù)合加工技術(shù)向高速度、高精度、高穩(wěn)定性的方向發(fā)展,對機床結(jié)構(gòu)靜動態(tài)性能要求也越來越高。為此,對多功能復(fù)合機床的靜動態(tài)特性分析及優(yōu)化已經(jīng)成為現(xiàn)代機床虛擬樣機設(shè)計中不可或缺的環(huán)節(jié)。本文以自行研制的多功能復(fù)合機床為研究對象,采用理論模型分析、有限元模擬仿真、結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計等方法,對機床整機進行靜動態(tài)特性分析,尋找薄弱零部件,并對其進行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計,提高了機床的靜動態(tài)性能。主要研究內(nèi)容如下:（1）建立多功能復(fù)合機床三維模型,計算車削、銑削、滾削三種工況下整機的受力情況,并對模型進行靜態(tài)仿真分析,對比機床在各工況下的變形和應(yīng)力,為機床靜態(tài)薄弱零件辨識及優(yōu)化提供參考。（2）基于廣義空間動態(tài)分析理論,針對該機床多軸聯(lián)動,多種工況的特點,首先對參考位姿下的機床進行模態(tài)和諧響應(yīng)分析,然后模擬仿真各軸運動過程中機床模態(tài)信息的變化情況,獲取結(jié)構(gòu)耦合作用對機床動態(tài)特性的影響規(guī)律,從而進一步判斷影響機床結(jié)構(gòu)耦合動態(tài)特性的關(guān)鍵零部件,為機床動態(tài)薄弱零件辨識及優(yōu)化提供參考。（3）對動靜態(tài)薄弱零部件立... 

【文章來源】：蘭州理工大學(xué)甘肅省

【文章頁數(shù)】：66 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

多功能復(fù)合機床展示圖

碩士學(xué)位論文第 2 章 多工況下機床靜態(tài)特性分析與薄弱辨識結(jié)構(gòu)靜態(tài)特性對機床加工精度、切削穩(wěn)定性以及結(jié)構(gòu)可靠性有著重要影響，基于 ANSYS Workbench 平臺，對機床進行靜態(tài)特性分析，以得到整機在車銑削、滾削三種典型工況下的變形和應(yīng)力情況，從而辨識出機床的靜態(tài)薄弱件，為后續(xù)的優(yōu)化工作提供參考。多功能復(fù)合機床介紹本文研究對象為自行研制的多功能復(fù)合機床，其主機體系結(jié)構(gòu)采用模塊化設(shè)以某立式銑床作為主機本體，選配可傾斜回轉(zhuǎn)工作臺、車削動力頭及四方刀功能部件，集成重組、數(shù)控化改造，低成本構(gòu)筑而成，集數(shù)控車削、銑削、、攻絲、滾齒等多種工序為一體。

車削加工圖 (b) 曲面銑削加工圖 (c) 滾齒加工圖圖 2.2 車削、曲面銑削與滾齒加工示意圖2.2 結(jié)構(gòu)靜力學(xué)分析基礎(chǔ)2.2.1 有限元分析理論有限法（Finite Element Method，F(xiàn)EM）是一種將力學(xué)、應(yīng)用數(shù)學(xué)和計算機技術(shù)相結(jié)合的現(xiàn)代計算方法，是當今工程分析中應(yīng)用最廣泛的數(shù)值分析方法之一。有限元法的基本思路是將物體結(jié)構(gòu)離散為有限個單元，這些單元節(jié)點承受與實際載荷等效的節(jié)點力，然后根據(jù)力的平衡條件以及變形協(xié)調(diào)條件把這些單元重新組合求解[42]。有限元分析的基本步驟可以概括如下[42,43]。（1）建立研究對象的近似簡化模型。研究對象的建模過程主要依據(jù)基礎(chǔ)實驗和實際觀測結(jié)果，需要大量的相關(guān)學(xué)科領(lǐng)域知識，在進行有限元分析時很難把研究對象的所有細節(jié)都囊括進來，因此需要進行不同程度的合理簡化。（2）將研究對象分割成有限數(shù)量單元。從整體上對研究對象系統(tǒng)進行分析較為困難，因此需要把對象系統(tǒng)劃分成有限個形式相同相對簡單的組成部分，這個過程也稱為離散化。（3）離散單元分析。建立各離散單元節(jié)點位移和載荷之間的關(guān)系式。如應(yīng)

【參考文獻】：
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本文編號：3620730