本文關(guān)鍵詞：精密臥式加工中心螺栓連接剛度分析與優(yōu)化

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【摘要】：近年來,汽車行業(yè)得到了突飛猛進的發(fā)展。隨之而來的是對汽車重要部件的生產(chǎn)和制造能力需求的大幅度提升。臥式加工中心作為裝備制造業(yè)中重要的“工業(yè)母機”便承擔(dān)了這一重要任務(wù)。又因為臥式加工中心的整體剛度會對其加工精度產(chǎn)生很大的影響,而栓接結(jié)合部作為整體結(jié)構(gòu)中的薄弱環(huán)節(jié)其剛度更是對臥式加工中心的加工精度影響甚大。傳統(tǒng)栓接結(jié)合部的設(shè)計方案中,分析和校核往往采用基礎(chǔ)力學(xué)體系中的材料力學(xué),校核時只考慮連接強度和疲勞是否符合要求,而忽略了剛度的影響。為了能在初始設(shè)計階段即將栓接結(jié)合部的剛度考慮在內(nèi),同時也能對傳統(tǒng)的栓接結(jié)合部的設(shè)計方案加以優(yōu)化,所以針對臥式加工中心栓接結(jié)合部靜態(tài)特性中剛度方面的研究是十分必要的。本文主要通過對臥式加工中心固定結(jié)合部特別是其床身一立柱處的栓接結(jié)合部靜態(tài)性能(剛度)的研究。以拴接結(jié)合部的整體剛度為優(yōu)化目標(biāo),對臥式加工中心栓接結(jié)合部進行優(yōu)化設(shè)計,從而提高臥式加工中心整體的加工精度和精度保持性。為實現(xiàn)上述的目的,本文主要進行了以下幾個方面的研究：(1)引入層狀彈性體系力學(xué),通過Matlab軟件加以編程計算出栓接結(jié)合部中遠(yuǎn)離螺栓連接結(jié)合面處的法向應(yīng)力場,進而得到栓接結(jié)合面的法向剛度。(2)引入了一種既有方法計算螺栓連接處結(jié)合部的法向剛度,并在此基礎(chǔ)上提出了一種計算栓接結(jié)合部切向剛度的數(shù)學(xué)模型。(3)通過原理性實驗研究了影響栓接結(jié)合部切向剛度因素的主次順序,得出了定性的結(jié)論。(4)通過Ansys Workbench有限元分析軟件分別計算了臥式加工中心床身—立柱栓接結(jié)合部在不同的設(shè)計結(jié)構(gòu),不同的預(yù)緊力大小和不同的預(yù)緊順序下的靜剛度情況。并以此為根據(jù),從上述三個方面對床身—立柱栓接結(jié)合部進行了優(yōu)化設(shè)計,滿足課題的要求。
【關(guān)鍵詞】：臥式加工中心 栓接結(jié)合部 靜態(tài)特性 層狀彈性力學(xué) 優(yōu)化設(shè)計
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TG659
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 1 緒論8-16
• 1.1 課題來源8
• 1.2 課題的背景和意義8-9
• 1.3 國內(nèi)外相關(guān)領(lǐng)域研究現(xiàn)狀9-14
• 1.3.1 機械結(jié)合面國內(nèi)外研究現(xiàn)狀9-11
• 1.3.2 栓接結(jié)合部國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-14
• 1.4 本文主要研究內(nèi)容14-16
• 2 基于層狀彈性體系力學(xué)的機械結(jié)合面法向應(yīng)力場計算16-43
• 2.1 層狀彈性力學(xué)基本假定16-17
• 2.2 表面受單圓均布垂直載荷作用的層狀彈性體系力學(xué)計算17-24
• 2.2.1 應(yīng)力、應(yīng)變和位移分量表達(dá)式17-19
• 2.2.2 模型定解條件19-21
• 2.2.3 應(yīng)力、應(yīng)變和位移分量表達(dá)式的變換21-24
• 2.3 應(yīng)力、應(yīng)變和位移分量的編程計算24-30
• 2.3.1 根據(jù)定解條件求解積分常數(shù)24-26
• 2.3.2 計算公式的編程調(diào)整26-28
• 2.3.3 模型數(shù)值積分計算的編程處理28-30
• 2.4 表面受多圓均布垂直載荷作用的層狀彈性體系力學(xué)計算30-35
• 2.4.1 多圓載荷作用下應(yīng)力與位移分量的坐標(biāo)變換30-32
• 2.4.2 多圓載荷作用下應(yīng)力與位移的計算32-35
• 2.5 表面受圓形均布垂直載荷結(jié)合面計算的MATLABGUI程序設(shè)計35-36
• 2.6 MATLAB程序?qū)嵗嬎憬Y(jié)果正確性分析36-42
• 2.6.1 表面受單圓均布垂直載荷的機械結(jié)合部的計算實例36-39
• 2.6.2 表面受多圓均布垂直載荷的機械結(jié)合部的計算實例39-42
• 2.7 本章小結(jié)42-43
• 3 栓接結(jié)合部剛度理論解析模型的構(gòu)建43-58
• 3.1 受壓層壓應(yīng)力均布的栓接結(jié)合部法向剛度解析模型43-46
• 3.2 受壓層壓應(yīng)力均布的栓接結(jié)合部切向剛度解析模型46-55
• 3.3 栓接結(jié)合部切向剛度數(shù)學(xué)模型和有限元計算結(jié)果對比分析55-57
• 3.3.1 栓接結(jié)合部切向剛度數(shù)學(xué)模型計算結(jié)果55
• 3.3.2 栓接結(jié)合部切向剛度有限元計算結(jié)果55-57
• 3.3.3 兩種計算結(jié)果的對比分析57
• 3.4 本章小結(jié)57-58
• 4 栓接結(jié)合部切向剛度原理性實驗研究58-77
• 4.1 正交實驗58-60
• 4.1.1 正交實驗設(shè)計的基本程序58-59
• 4.1.2 栓接結(jié)合部切向剛度正交實驗設(shè)計59-60
• 4.2 實驗儀器的選擇和試件設(shè)計60-62
• 4.2.1 實驗儀器選擇60
• 4.2.2 試件設(shè)計60-62
• 4.3 栓接結(jié)合部切向剛度正交實驗結(jié)果分析62-69
• 4.4 栓接結(jié)合部切向剛度正交實驗修正69-73
• 4.5 栓接結(jié)合部切向剛度細(xì)化實驗73-76
• 4.5.1 預(yù)緊力影響實驗73-74
• 4.5.2 結(jié)合面和螺栓桿影響實驗74-76
• 4.6 本章小結(jié)76-77
• 5 臥式加工中心床身—立柱栓接結(jié)合部剛度優(yōu)化設(shè)計77-94
• 5.1 床身—立柱栓接結(jié)合部螺栓組初始設(shè)計方案77-80
• 5.2 床身—立柱栓接結(jié)合部剛度優(yōu)化設(shè)計80-93
• 5.2.1 栓接結(jié)合部結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計80-87
• 5.2.2 栓接結(jié)合部預(yù)緊力大小優(yōu)化設(shè)計87-89
• 5.2.3 栓接結(jié)合部螺栓預(yù)緊順序優(yōu)化設(shè)計89-93
• 5.3 本章小結(jié)93-94
• 結(jié)論與展望94-96
• 參考文獻96-100
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況100-101
• 致謝101-102

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 張永杰;孫秦;;帶預(yù)緊力受剪螺栓連接剛度分析[J];強度與環(huán)境;2007年04期

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 呂文斌;螺栓聯(lián)接建模及其接觸剛度辨識方法的研究[D];北京交通大學(xué);2014年

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本文編號：1096305