發(fā)布時間：2017-10-31 17:40

  本文關(guān)鍵詞：機床主軸箱的固定聯(lián)接及其結(jié)構(gòu)方案設(shè)計

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【摘要】：機床產(chǎn)業(yè)是制造業(yè)的基礎(chǔ),機床固定聯(lián)接及其支承件結(jié)構(gòu)設(shè)計是機床設(shè)計過程中的重要環(huán)節(jié)。隨著制造業(yè)的發(fā)展,傳統(tǒng)的經(jīng)驗類比法和評價指標(biāo)已經(jīng)不能完全滿足機床固定聯(lián)接及其支承件設(shè)計的需求。本文針對機床固定聯(lián)接結(jié)構(gòu)和支承件的結(jié)構(gòu)設(shè)計問題,完成固定聯(lián)接結(jié)構(gòu)形式的分類,分析了固定聯(lián)接結(jié)構(gòu)形式和結(jié)構(gòu)參數(shù)對聯(lián)接結(jié)構(gòu)性能的影響；基于拓?fù)鋬?yōu)化思想,提出固定聯(lián)接螺栓布置區(qū)域設(shè)計方法；以主軸箱為研究對象,建立聯(lián)接結(jié)構(gòu)參數(shù)多目標(biāo)優(yōu)化模型,并基于響應(yīng)面法確定螺栓布置參數(shù)和聯(lián)接結(jié)構(gòu)尺寸；基于固定聯(lián)接結(jié)構(gòu),結(jié)合支承件結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計方法,完成了主軸箱結(jié)構(gòu)方案設(shè)計。具體工作如下：(1)對常見機床的固定聯(lián)接結(jié)構(gòu)形式進行分類,確定內(nèi)嵌式和凸緣式結(jié)構(gòu)形式。分析了不同固定聯(lián)接結(jié)構(gòu)形式和結(jié)構(gòu)參數(shù)對聯(lián)接結(jié)構(gòu)性能的影響。通過對內(nèi)嵌式和凸緣式兩種形式的結(jié)構(gòu)進行靜態(tài)性能分析,發(fā)現(xiàn)內(nèi)嵌式聯(lián)接結(jié)構(gòu)的法向(Z向)剛質(zhì)比和側(cè)向(Y向)剛質(zhì)比均大于凸緣式結(jié)構(gòu)；通過對比螺栓布置間距和螺栓直徑對聯(lián)接結(jié)構(gòu)剛度的影響,發(fā)現(xiàn)螺栓布置間距是影響聯(lián)接結(jié)構(gòu)剛度的主要因素。(2)考慮固定聯(lián)接及其支承件的靜、動態(tài)特性,采用拓?fù)鋬?yōu)化技術(shù)開展載荷形式、大小對螺栓布置區(qū)域影響的研究。提出了固定聯(lián)接螺栓布置區(qū)域優(yōu)化設(shè)計方法,并完成主軸箱固定聯(lián)接的螺栓布置區(qū)域優(yōu)化設(shè)計。(3)以主軸箱固定聯(lián)接為對象,建立固定聯(lián)接結(jié)構(gòu)參數(shù)的多目標(biāo)優(yōu)化模型,并給出基于響應(yīng)面法的聯(lián)接結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化設(shè)計流程�；谥鬏S箱的螺栓布置區(qū)域,提出三種螺栓布置形式,并采用WB平臺的響應(yīng)面法完成螺栓布置參數(shù)和聯(lián)接結(jié)構(gòu)尺寸的優(yōu)化,獲得固定聯(lián)接新結(jié)構(gòu)方案。通過對比分析發(fā)現(xiàn)固定聯(lián)接新結(jié)構(gòu)方案的主軸前、后端位移量分別減少了11%和32%,動態(tài)基頻提高3%。(4)以剛質(zhì)比CQ、CH和基頻作為主軸箱結(jié)構(gòu)方案設(shè)計的靜、動態(tài)性能評價指標(biāo),基于主軸箱新固定聯(lián)接結(jié)構(gòu),結(jié)合支承件結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計方法完成主軸箱結(jié)構(gòu)方案設(shè)計。通過主軸箱新舊方案的性能對比分析,得到新方案相比舊方案減重2.4%,主軸箱前端剛質(zhì)比提高10%左右,主軸箱后端剛質(zhì)比提高2.3%以上。此外,主軸箱的基頻也提高了3.5%。
【關(guān)鍵詞】：機床固定聯(lián)接 螺栓布置 結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化 性能分析
【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】：TG502
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 緒論9-18
• 1.1 課題來源與研究背景9
• 1.2 國內(nèi)外研究綜述9-16
• 1.2.1 螺栓聯(lián)接性能與結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計研究現(xiàn)狀9-11
• 1.2.2 機床支承件結(jié)構(gòu)設(shè)計概述11-13
• 1.2.3 本課題組研究基礎(chǔ)與成果概述13-16
• 1.3 論文研究的主要內(nèi)容16-18
• 2 機床固定聯(lián)接的結(jié)構(gòu)形式分類與性能分析18-28
• 2.1 機床固定聯(lián)接的結(jié)構(gòu)形式分類18-21
• 2.1.1 內(nèi)嵌式結(jié)構(gòu)形式20
• 2.1.2 凸緣式結(jié)構(gòu)形式20-21
• 2.2 機床固定聯(lián)接結(jié)構(gòu)形式的靜態(tài)性能分析21-25
• 2.2.1 有限元法基礎(chǔ)21
• 2.2.2 內(nèi)嵌式和凸緣式結(jié)構(gòu)簡化模型21-22
• 2.2.3 固定聯(lián)接結(jié)構(gòu)等效物理模型22-23
• 2.2.4 內(nèi)嵌式和凸緣式結(jié)構(gòu)形式的性能分析23-25
• 2.3 機床固定聯(lián)接結(jié)構(gòu)參數(shù)對其靜態(tài)性能的影響25-27
• 2.3.1 固定聯(lián)接結(jié)構(gòu)參數(shù)分析模型26
• 2.3.2 螺栓布置間距與直徑對固定聯(lián)接結(jié)構(gòu)剛度的影響26-27
• 2.4 本章小結(jié)27-28
• 3 機床固定聯(lián)接的螺栓布置區(qū)域優(yōu)化設(shè)計28-45
• 3.1 拓?fù)鋬?yōu)化理論基礎(chǔ)28-29
• 3.2 機床固定聯(lián)接的螺栓布置區(qū)域分析29-34
• 3.2.1 固定聯(lián)接的螺栓布置區(qū)域與布置形式29-30
• 3.2.2 固定聯(lián)接及其支承件的簡化物理模型30-32
• 3.2.3 固定聯(lián)接的螺栓布置區(qū)域分析32-34
• 3.3 機床主軸箱固定聯(lián)接的螺栓布置區(qū)域優(yōu)化設(shè)計34-44
• 3.3.1 固定聯(lián)接螺栓布置區(qū)域優(yōu)化設(shè)計流程35-36
• 3.3.2 主軸箱工況分析與載荷求解36-40
• 3.3.3 主軸箱固定聯(lián)接的物理模型40-42
• 3.3.4 主軸箱固定聯(lián)接的螺栓布置區(qū)域優(yōu)化結(jié)果42-44
• 3.4 本章小結(jié)44-45
• 4 機床主軸箱固定聯(lián)接的結(jié)構(gòu)方案設(shè)計45-60
• 4.1 主軸箱固定聯(lián)接結(jié)構(gòu)參數(shù)多目標(biāo)優(yōu)化模型45-48
• 4.1.1 優(yōu)化數(shù)學(xué)模型45-47
• 4.1.2 基于響應(yīng)面法的固定聯(lián)接結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化流程47-48
• 4.2 主軸箱固定聯(lián)接的螺栓布置參數(shù)優(yōu)化48-54
• 4.2.1 螺栓布置形式的參數(shù)化有限元模型50-51
• 4.2.2 螺栓布置參數(shù)優(yōu)化與結(jié)果51-54
• 4.3 主軸箱固定聯(lián)接結(jié)構(gòu)尺寸優(yōu)化54-57
• 4.3.1 內(nèi)嵌式結(jié)構(gòu)的參數(shù)化有限元模型54-56
• 4.3.2 內(nèi)嵌式結(jié)構(gòu)尺寸優(yōu)化與結(jié)果56-57
• 4.4 主軸箱固定聯(lián)接結(jié)構(gòu)靜動態(tài)性能分析57-58
• 4.5 本章小結(jié)58-60
• 5 機床主軸箱的結(jié)構(gòu)方案設(shè)計與性能分析60-71
• 5.1 基于固定聯(lián)接結(jié)構(gòu)的主軸箱結(jié)構(gòu)方案設(shè)計60-67
• 5.1.1 靜動態(tài)性能評價指標(biāo)參數(shù)60-61
• 5.1.2 主軸箱物理模型分析61-63
• 5.1.3 主軸箱概念模型63-64
• 5.1.4 主軸箱結(jié)構(gòu)方案設(shè)計64-67
• 5.2 機床主軸箱結(jié)構(gòu)方案靜動態(tài)性能分析67-70
• 5.2.1 主軸箱原始結(jié)構(gòu)方案的靜動態(tài)性能分析67-69
• 5.2.2 主軸箱新結(jié)構(gòu)方案的靜動態(tài)性能分析69-70
• 5.2.3 主軸箱結(jié)構(gòu)方案性能對比70
• 5.3 本章小結(jié)70-71
• 結(jié)論71-73
• 參考文獻(xiàn)73-76
• 附錄A 試驗點數(shù)據(jù)76-79
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況79-80
• 致謝80-81

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 楊永彬;陳五一;趙大海;;機床立柱高比剛度結(jié)構(gòu)仿生設(shè)計[J];北京航空航天大學(xué)學(xué)報;2008年09期

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本文編號：1123059