本文關(guān)鍵詞：基于結(jié)合面模型的機(jī)床整機(jī)動(dòng)力學(xué)性能分析與試驗(yàn)研究

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【摘要】：以國(guó)家科技重大專項(xiàng)為依托,以MCH63臥式加工中心試驗(yàn)平臺(tái)為對(duì)象,采用仿真分析和試驗(yàn)研究相結(jié)合的手段,圍繞機(jī)床整機(jī)動(dòng)力學(xué)建模與性能分析、模態(tài)試驗(yàn)和關(guān)鍵零部件的結(jié)構(gòu)優(yōu)化展開研究,主要包括以下幾個(gè)方面：根據(jù)機(jī)床實(shí)物進(jìn)行測(cè)繪,得到整機(jī)及零部件結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)化三維模型,同時(shí)針對(duì)機(jī)床結(jié)合面的性能特點(diǎn),分別研究彈簧阻尼單元結(jié)合面模型和虛擬材料層結(jié)合面模型的等效建立方法。采用Hypermesh與Ansys聯(lián)合建立融入結(jié)合面剛度和阻尼參數(shù)的機(jī)床整機(jī)有限元模型,對(duì)其展開動(dòng)靜力學(xué)性能分析；對(duì)整機(jī)進(jìn)行錘擊法模態(tài)測(cè)試獲取試驗(yàn)?zāi)B(tài)參數(shù),通過比較虛擬材料層整機(jī)模型、彈簧阻尼單元整機(jī)模型的仿真結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果,驗(yàn)證整機(jī)建模的正確性,同時(shí)表明虛擬材料層整機(jī)模型比彈簧阻尼單元整機(jī)模型仿真計(jì)算結(jié)果更加準(zhǔn)確。對(duì)移動(dòng)部件處于不同工位時(shí)的整機(jī)動(dòng)力學(xué)性能進(jìn)行分析,借此衡量機(jī)床最佳工作位置空間；又分析了結(jié)合面建模時(shí)剛度值、彈簧阻尼單元數(shù)量及布局和虛擬材料層厚度及網(wǎng)格劃分情況對(duì)仿真結(jié)果的影響,為整機(jī)動(dòng)力學(xué)建模及性能改進(jìn)提供參考。最后依據(jù)靈敏度分析法和Workbenc h中的DOE工具對(duì)立柱進(jìn)行多目標(biāo)參數(shù)的優(yōu)化分析；并以床身分解成的元結(jié)構(gòu)的尺寸參數(shù)為設(shè)計(jì)變量展開優(yōu)化,找到最優(yōu)性能的元結(jié)構(gòu)組成床身的筋板框架,以達(dá)到對(duì)結(jié)構(gòu)快速優(yōu)化的目的。
【關(guān)鍵詞】：數(shù)控機(jī)床 結(jié)合面 動(dòng)力學(xué)性能 模態(tài)試驗(yàn) 多目標(biāo)優(yōu)化
【學(xué)位授予單位】：南京理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TG659
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 1 緒論8-14
• 1.1 研究背景與課題來源8
• 1.2 研究目的與意義8-9
• 1.3 加工中心整機(jī)動(dòng)力學(xué)性能分析及優(yōu)化的研究狀況9-12
• 1.3.1 加工中心結(jié)合面性能研究狀況9-10
• 1.3.2 加工中心整機(jī)動(dòng)力學(xué)性能仿真與試驗(yàn)的研究狀況10-12
• 1.3.3 加工中心關(guān)鍵零部件結(jié)構(gòu)優(yōu)化的研究狀況12
• 1.4 論文主要研究?jī)?nèi)容12-14
• 2 結(jié)合面等效建模研究14-25
• 2.1 機(jī)床結(jié)合面的種類及影響因素14-15
• 2.2 剛性連接整機(jī)建模15
• 2.3 彈簧阻尼單元結(jié)合面等效建模15-20
• 2.3.1 有限元軟件中彈簧阻尼連接單元的選擇16-17
• 2.3.2 彈簧阻尼單元結(jié)合面等效模型的建立17-20
• 2.4 虛擬材料層結(jié)合面等效建模20-24
• 2.4.1 含結(jié)合面的組合結(jié)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)方程20-21
• 2.4.2 虛擬材料層的材料性能分析21-23
• 2.4.3 虛擬材料層結(jié)合面等效模型的建立23-24
• 2.5 本章小結(jié)24-25
• 3 加工中心整機(jī)動(dòng)靜力學(xué)仿真分析與模態(tài)試驗(yàn)25-44
• 3.1 加工中心整機(jī)有限元建模25-28
• 3.1.1 MCH63加工中心簡(jiǎn)介25-26
• 3.1.2 加工中心整機(jī)三維建模26-27
• 3.1.3 加工中心整機(jī)有限元模型的建立27-28
• 3.2 加工中心整機(jī)結(jié)構(gòu)靜力學(xué)分析28-29
• 3.3 加工中心整機(jī)結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)分析29-35
• 3.3.1 動(dòng)力學(xué)分析基本理論29-30
• 3.3.2 整機(jī)建模中結(jié)合面參數(shù)的設(shè)置30-32
• 3.3.3 加工中心整機(jī)模態(tài)分析結(jié)果32-34
• 3.3.4 加工中心整機(jī)諧響應(yīng)分析34-35
• 3.4 加工中心整機(jī)結(jié)構(gòu)模態(tài)試驗(yàn)35-40
• 3.4.1 測(cè)試系統(tǒng)及方案36-38
• 3.4.1.1 激勵(lì)和測(cè)量方式的選取36
• 3.4.1.2 測(cè)量點(diǎn)和激勵(lì)點(diǎn)的布置36-37
• 3.4.1.3 試驗(yàn)設(shè)備與現(xiàn)場(chǎng)圖片37-38
• 3.4.2 測(cè)試過程及參數(shù)識(shí)別38-40
• 3.4.2.1 模態(tài)試驗(yàn)參數(shù)設(shè)置38
• 3.4.2.2 互易性及相干性檢驗(yàn)38-39
• 3.4.2.3 測(cè)試數(shù)據(jù)及參數(shù)識(shí)別39-40
• 3.4.3 試驗(yàn)?zāi)Ｐ徒Y(jié)果驗(yàn)證40
• 3.5 試驗(yàn)與仿真結(jié)果對(duì)比40-43
• 3.6 本章小結(jié)43-44
• 4 加工中心整機(jī)動(dòng)力學(xué)性能影響因素分析44-53
• 4.1 移動(dòng)部件處于不同工位時(shí)對(duì)整機(jī)動(dòng)力學(xué)性能的影響44-47
• 4.2 結(jié)合面剛度值對(duì)整機(jī)動(dòng)力學(xué)性能的影響47-48
• 4.3 彈簧阻尼單元數(shù)量和布局對(duì)整機(jī)動(dòng)力學(xué)性能的影響48-50
• 4.3.1 彈簧阻尼單元數(shù)量對(duì)仿真計(jì)算結(jié)果的影響48-49
• 4.3.2 彈簧阻尼單元布局對(duì)仿真計(jì)算結(jié)果的影響49-50
• 4.4 虛擬材料層厚度和網(wǎng)格劃分情況對(duì)整機(jī)動(dòng)力學(xué)性能的影響50-52
• 4.4.1 虛擬材料層厚度對(duì)仿真計(jì)算結(jié)果的影響50-51
• 4.4.2 網(wǎng)格劃分情況對(duì)仿真計(jì)算結(jié)果的影響51-52
• 4.5 本章小結(jié)52-53
• 5 加工中心關(guān)鍵零部件結(jié)構(gòu)優(yōu)化53-62
• 5.1 基于靈敏度分析方法的立柱多目標(biāo)參數(shù)優(yōu)化53-57
• 5.1.1 立柱多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)模型53-54
• 5.1.2 立柱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)變量的靈敏度分析54-56
• 5.1.3 立柱結(jié)構(gòu)的多目標(biāo)優(yōu)化結(jié)果56-57
• 5.2 基于元結(jié)構(gòu)方法的床身結(jié)構(gòu)優(yōu)化57-60
• 5.2.1 元結(jié)構(gòu)方法基本思想57-58
• 5.2.2 元結(jié)構(gòu)各參數(shù)與模態(tài)頻率之間關(guān)系58-60
• 5.2.3 床身優(yōu)化前后結(jié)果對(duì)比60
• 5.3 改進(jìn)前后整機(jī)動(dòng)力學(xué)性能對(duì)比60-61
• 5.4 本章小結(jié)61-62
• 6 總結(jié)與展望62-64
• 6.1 全文總結(jié)62
• 6.2 存在問題與研究展望62-64
• 致謝64-65
• 參考文獻(xiàn)65-69
• 附錄69

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