本文關(guān)鍵詞：數(shù)控平面磨床的動(dòng)態(tài)特性分析與結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化

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【摘要】：平面磨床因其加工精度高、結(jié)構(gòu)緊湊、傳動(dòng)平穩(wěn)可靠、通用性好等特點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用于精密和超精密工件的加工中。隨著加工技術(shù)的飛速發(fā)展,機(jī)床逐漸呈現(xiàn)出高速度、高效率、高精度和自動(dòng)化的發(fā)展趨勢(shì),磨削加工在切削加工中所占的比重也越來(lái)越大,因此對(duì)機(jī)床的動(dòng)態(tài)性能要求也越來(lái)越高。目前,機(jī)床的關(guān)鍵零部件的設(shè)計(jì)都是采用類(lèi)比法仿制國(guó)外的產(chǎn)品或者采用傳統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì),使得設(shè)計(jì)出來(lái)的結(jié)構(gòu)不夠合理,其靜動(dòng)態(tài)特性得不到保證,直接影響到機(jī)床的加工精度和性能要求。因此,需要對(duì)機(jī)床的整機(jī)動(dòng)態(tài)性能進(jìn)行分析,并根據(jù)分析結(jié)果有針對(duì)性的加以改進(jìn),使得設(shè)計(jì)出來(lái)的機(jī)床滿(mǎn)足預(yù)想的性能要求。本文以某數(shù)控臥軸矩臺(tái)平面磨床為研究對(duì)象,運(yùn)用有限元分析技術(shù)和結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化并結(jié)合模態(tài)試驗(yàn)的方法,對(duì)其進(jìn)行了模態(tài)分析和拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)。主要研究?jī)?nèi)容如下:(1)根據(jù)數(shù)控臥軸矩臺(tái)平面磨床的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),在三維建模軟件中建立磨床關(guān)鍵部件的三維實(shí)體模型,包括床身、工作臺(tái)、立柱、拖板、磨頭體以及其他的零部件,按照裝配要求完成機(jī)床整機(jī)的裝配。進(jìn)行適當(dāng)?shù)暮?jiǎn)化之后導(dǎo)入至有限元分析軟件進(jìn)行前處理。對(duì)磨床主要結(jié)合部特性和結(jié)合面參數(shù)進(jìn)行了分析和求解,建立考慮結(jié)合部特性的磨床整機(jī)的有限元模型。(2)用有限元軟件對(duì)磨床整機(jī)進(jìn)行模態(tài)分析,得到磨床前十二階模態(tài)頻率和振型,對(duì)磨床整機(jī)的動(dòng)態(tài)特性分析結(jié)果進(jìn)行探討。通過(guò)試驗(yàn)?zāi)B(tài)分析方法對(duì)磨床整機(jī)的動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行測(cè)試,根據(jù)測(cè)試結(jié)果驗(yàn)證有限元模態(tài)分析的正確性。結(jié)合有限元模態(tài)分析結(jié)果和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),識(shí)別出磨床的振動(dòng)薄弱環(huán)節(jié)。(3)通過(guò)拓?fù)鋬?yōu)化的方法,利用Hyper Works軟件中的Opti Struct模塊對(duì)磨床的振動(dòng)薄弱環(huán)節(jié)立柱進(jìn)行拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì),并根據(jù)分析結(jié)果設(shè)計(jì)新的結(jié)構(gòu)模型。將立柱優(yōu)化前后的靜動(dòng)態(tài)特性以及磨床整機(jī)的動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行對(duì)比,結(jié)果表明立柱優(yōu)化后,其靜動(dòng)態(tài)特性均有所提高,磨床整機(jī)的動(dòng)態(tài)特性也得到了改善。
【關(guān)鍵詞】：平面磨床 模態(tài)分析 薄弱環(huán)節(jié) 拓?fù)鋬?yōu)化 結(jié)構(gòu)改進(jìn)
【學(xué)位授予單位】：湘潭大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：TG596
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 第1章 緒論10-20
• 1.1 本課題的研究背景及意義10-11
• 1.2 機(jī)床動(dòng)態(tài)特性研究概況11-14
• 1.2.1 機(jī)械結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)特性的研究方法11-13
• 1.2.2 機(jī)床動(dòng)態(tài)特性的研究現(xiàn)狀13-14
• 1.3 機(jī)床結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法研究概況14-17
• 1.3.1 結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的研究方法14-15
• 1.3.2 拓?fù)鋬?yōu)化的發(fā)展及研究現(xiàn)狀15-17
• 1.3.3 機(jī)床結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的研究現(xiàn)狀17
• 1.4 本文的主要研究?jī)?nèi)容17-20
• 1.4.1 研究的對(duì)象17-18
• 1.4.2 研究的主要內(nèi)容18-20
• 第2章 動(dòng)態(tài)特性分析與結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法20-34
• 2.1 動(dòng)態(tài)特性及模態(tài)分析理論20-21
• 2.1.1 機(jī)床動(dòng)態(tài)特性的基本概念20
• 2.1.2 模態(tài)分析理論20-21
• 2.2 試驗(yàn)?zāi)B(tài)分析方法21-25
• 2.2.1 試驗(yàn)?zāi)B(tài)分析理論22-23
• 2.2.2 試驗(yàn)?zāi)B(tài)分析系統(tǒng)及分析步驟23
• 2.2.3 傳遞函數(shù)的計(jì)算23-24
• 2.2.4 參數(shù)識(shí)別24-25
• 2.3 有限元結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)分析25-26
• 2.4 結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)理論與方法26-33
• 2.4.1 結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)理論26-27
• 2.4.2 連續(xù)體結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化方法27-29
• 2.4.3 結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化算法29-31
• 2.4.4 OptiStruct簡(jiǎn)介31-33
• 2.5 本章小結(jié)33-34
• 第3章 磨床整機(jī)的動(dòng)態(tài)特性分析與實(shí)驗(yàn)研究34-50
• 3.1 數(shù)控臥軸矩臺(tái)平面磨床的基本結(jié)構(gòu)34-35
• 3.2 磨床整機(jī)三維CAD模型的建立35-36
• 3.3 結(jié)合面的分析36-40
• 3.3.1 結(jié)合面簡(jiǎn)介36
• 3.3.2 結(jié)合部的等效動(dòng)力學(xué)模型36-37
• 3.3.3 磨床主要結(jié)合面參數(shù)的確定37-40
• 3.4 磨床整機(jī)有限元模型的建立40-42
• 3.4.1 動(dòng)力學(xué)建模方法簡(jiǎn)介40-41
• 3.4.2 磨床整機(jī)的有限元模型41-42
• 3.5 磨床整機(jī)的有限元模態(tài)分析42-45
• 3.6 磨床的試驗(yàn)?zāi)B(tài)分析45-49
• 3.6.1 試驗(yàn)系統(tǒng)及試驗(yàn)方案46-48
• 3.6.2 試驗(yàn)?zāi)B(tài)分析48-49
• 3.7 本章小結(jié)49-50
• 第4章 磨床主要零部件有限元分析及優(yōu)化50-69
• 4.1 磨床立柱結(jié)構(gòu)的靜動(dòng)態(tài)特性分析50-59
• 4.1.1 立柱結(jié)構(gòu)的靜力學(xué)分析50-52
• 4.1.2 立柱結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)特性分析52-54
• 4.1.3 基于SIMP方法的拓?fù)鋬?yōu)化數(shù)學(xué)模型54-57
• 4.1.4 立柱拓?fù)鋬?yōu)化的基本思想57-58
• 4.1.5 立柱拓?fù)鋬?yōu)化結(jié)果58-59
• 4.3 立柱的改進(jìn)模型及分析59-64
• 4.3.1 立柱改進(jìn)前后的筋板結(jié)構(gòu)模型59-60
• 4.3.2 新立柱結(jié)構(gòu)的靜力學(xué)分析60-61
• 4.3.3 新立柱結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)特性分析61-62
• 4.3.4 立柱優(yōu)化前后靜態(tài)特性對(duì)比62-63
• 4.3.5 立柱優(yōu)化前后動(dòng)態(tài)特性對(duì)比63-64
• 4.4 立柱優(yōu)化前后整機(jī)的動(dòng)態(tài)特性對(duì)比64-67
• 4.4.1 立柱優(yōu)化后的整機(jī)模態(tài)分析64-67
• 4.4.2 立柱優(yōu)化前后整機(jī)動(dòng)態(tài)特性對(duì)比67
• 4.5 本章小結(jié)67-69
• 第5章 論文總結(jié)與展望69-71
• 5.1 論文總結(jié)69-70
• 5.2 展望70-71
• 參考文獻(xiàn)71-74
• 致謝74-75
• 在學(xué)期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與研究成果75

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前4條

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4 周新建;王若飛;吳智恒;阮航;胡維東;;基于Hypermesh的立式加工中心立柱結(jié)構(gòu)的拓?fù)鋬?yōu)化[J];華東交通大學(xué)學(xué)報(bào);2013年06期

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 紀(jì)國(guó)偉;無(wú)心外圓磨床結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)分析與優(yōu)化設(shè)計(jì)研究[D];東南大學(xué);2006年

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本文編號(hào)：1045372