隨著機(jī)械行業(yè)的快速發(fā)展以及智能時(shí)代的到來(lái),對(duì)機(jī)械加工的精度要求越來(lái)越高,提高數(shù)控機(jī)床的加工精度和綜合性能,對(duì)機(jī)械行業(yè)的發(fā)展具有重要意義。本文以某小型立式數(shù)控加工中心為研究對(duì)象,分析了其各個(gè)部件與整機(jī)的剛度匹配性,定義了剛度匹配評(píng)價(jià)準(zhǔn)則,對(duì)不滿足該標(biāo)準(zhǔn)的機(jī)床部件進(jìn)行了多目標(biāo)拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì),具體內(nèi)容如下:(1)建立了G型立式加工中心的CAD、CAE模型和虛擬樣機(jī)模型,對(duì)機(jī)床立柱進(jìn)行了模態(tài)試驗(yàn),驗(yàn)證了有限元模型的正確性。(2)改變機(jī)床各個(gè)部件剛度,并對(duì)整機(jī)進(jìn)行靜力分析、自由模態(tài)分析和運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真分析,得到了各個(gè)部件對(duì)整機(jī)各方面性能的影響,提出一種適用于立式精密機(jī)床其各基礎(chǔ)件剛度與整機(jī)剛度是否匹配的評(píng)價(jià)準(zhǔn)則的剛度匹配評(píng)價(jià)準(zhǔn)則,具體如下:1)靜剛度匹配準(zhǔn)則:當(dāng)某部件的彈性模量改變?yōu)樵瓉?lái)的兩倍時(shí),若在靜力分析中刀尖變形的改變量不超過(guò)25%,即認(rèn)為該部件與機(jī)床中其他部件的靜剛度匹配;2)動(dòng)剛度匹配準(zhǔn)則:當(dāng)某部件的彈性模量改變?yōu)樵瓉?lái)的兩倍時(shí),若在模態(tài)分析中整機(jī)前六階固有頻率的改變量均不超過(guò)15%,即認(rèn)為該部件與機(jī)床整機(jī)的動(dòng)剛度匹配。3)運(yùn)動(dòng)學(xué)匹配準(zhǔn)則:當(dāng)某部件的彈性模量改變?yōu)樵瓉?lái)的兩倍時(shí),若在運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真分...

【文章頁(yè)數(shù)】：78 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 課題研究背景及意義
    1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 靜剛度的研究現(xiàn)狀
        1.2.2 動(dòng)剛度的研究現(xiàn)狀
        1.2.3 運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真的研究現(xiàn)狀
        1.2.4 剛度匹配的研究現(xiàn)狀
        1.2.5 多目標(biāo)拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)的研究現(xiàn)狀
    1.3 本課題主要研究?jī)?nèi)容
    1.4 課題研究路線
第二章 立式加工中心整機(jī)有限元建模及分析
    2.1 機(jī)床CAD模型及CAE模型的建立
        2.1.1 機(jī)床CAD模型的建立
        2.1.2 有限元建模理論
        2.1.3 機(jī)床CAE模型的建立
    2.2 有限元模型實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
        2.2.1 模態(tài)分析理論
        2.2.2 立柱有限元模型自由模態(tài)分析
        2.2.3 立柱模態(tài)實(shí)驗(yàn)及實(shí)驗(yàn)仿真對(duì)比
    2.3 機(jī)床部件自由模態(tài)分析
    2.4 本章小結(jié)
第三章 立式加工中心剛度匹配性分析
    3.1 靜剛度匹配性分析
        3.1.1 靜力學(xué)分析理論
        3.1.2 整機(jī)靜力學(xué)分析
        3.1.3 各部件對(duì)整機(jī)靜剛度的影響
        3.1.4 靜力分析結(jié)論
    3.2 動(dòng)剛度匹配性分析
        3.2.1 動(dòng)剛度的定義
        3.2.2 動(dòng)剛度與模態(tài)
        3.2.3 整機(jī)模態(tài)分析
        3.2.4 各部件對(duì)整機(jī)動(dòng)剛度的影響
        3.2.5 模態(tài)分析結(jié)論
    3.3 運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真
        3.3.1 運(yùn)動(dòng)學(xué)基本理論
        3.3.2 剛?cè)狁詈夏Ｐ徒?br>        3.3.3 運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真設(shè)置
        3.3.4 仿真結(jié)果分析
        3.3.5 運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真結(jié)論
    3.4 剛度匹配評(píng)價(jià)準(zhǔn)則
    3.5 本章小結(jié)
第四章 多目標(biāo)拓?fù)鋬?yōu)化
    4.1 變密度法理論
    4.2 多目標(biāo)拓?fù)鋬?yōu)化數(shù)學(xué)模型
        4.2.1 靜剛度優(yōu)化函數(shù)
        4.2.2 動(dòng)剛度優(yōu)化函數(shù)
        4.2.3 多目標(biāo)優(yōu)化函數(shù)
    4.3 多目標(biāo)拓?fù)鋬?yōu)化
        4.3.1 多目標(biāo)拓?fù)鋬?yōu)化函數(shù)的確立
        4.3.2 多目標(biāo)拓?fù)鋬?yōu)化結(jié)果
        4.3.3 機(jī)床立柱結(jié)構(gòu)改進(jìn)
        4.3.4 立柱第二次優(yōu)化
        4.3.5 確定最終立柱結(jié)構(gòu)
    4.5 本章小結(jié)
第五章 優(yōu)化后整機(jī)綜合性能評(píng)價(jià)
    5.1 優(yōu)化后靜剛度分析
        5.1.1 優(yōu)化后整機(jī)靜力學(xué)性能對(duì)比
        5.1.2 新立柱對(duì)整機(jī)靜剛度的影響
        5.1.3 靜力分析結(jié)果
    5.2 優(yōu)化后動(dòng)剛度分析
        5.2.1 優(yōu)化前后整機(jī)動(dòng)態(tài)性能對(duì)比
        5.2.2 新立柱對(duì)整機(jī)動(dòng)剛度的影響
        5.2.3 模態(tài)分析結(jié)果
    5.3 優(yōu)化后運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真分析
        5.3.1 優(yōu)化前后整機(jī)運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真分析對(duì)比
        5.3.2 新立柱對(duì)整機(jī)運(yùn)動(dòng)學(xué)特性影響
        5.3.3 運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真結(jié)果
    5.4 性能評(píng)價(jià)結(jié)果
    5.5 本章小結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
    6.1 全文總結(jié)
    6.2 工作展望
致謝
參考文獻(xiàn)
作者簡(jiǎn)介



本文編號(hào)：3834923