【摘要】：以某型號(hào)五軸龍門加工中心為研究對(duì)象,對(duì)該加工中心進(jìn)行有限元靜力學(xué)分析和模態(tài)分析,研究其主要部件的剛度匹配性,并以某廢舊機(jī)床的橫梁為例設(shè)計(jì)了一臺(tái)新機(jī)床,基于機(jī)床剛度匹配性理論對(duì)新機(jī)床進(jìn)行了再設(shè)計(jì),本課題的主要內(nèi)容如下:(1)建立了五軸龍門加工中心溜板的CAD/CAE模型,通過(guò)模態(tài)試驗(yàn)和有限元分析,對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果和有限元計(jì)算結(jié)果來(lái)驗(yàn)證模型的準(zhǔn)確性,并建立了加工中心整機(jī)的CAD/CAE模型;(2)提出了靜剛度匹配性的定義,即在某一方向上,分別提高或降低某一部件靜剛度,修改后的整機(jī)靜剛度相對(duì)原始整機(jī)靜剛度的變化值大于50%,即認(rèn)為整機(jī)中該部件在此方向上與其他部件剛度不匹配。對(duì)分別提高和降低立柱、溜板、橫梁、滑鞍和滑枕靜剛度的加工中心整機(jī)進(jìn)行靜力分析,與原始整機(jī)的靜力分析結(jié)果進(jìn)行對(duì)比,總結(jié)出各部件的靜剛度匹配性,提出了基于靜剛度匹配性的加工中心優(yōu)化設(shè)計(jì)方法;(3)提出了動(dòng)剛度匹配性的定義,即分別提高或降低某一部件動(dòng)剛度,修改后的整機(jī)某階固有頻率相對(duì)原始整機(jī)同種振型階次固有頻率的變化值大于50%,即認(rèn)為整機(jī)中該部件在此階上與其他部件動(dòng)剛度不匹配。對(duì)分別提高和降低立柱、溜板、橫梁、滑鞍和滑枕動(dòng)剛度的加工中心整機(jī)進(jìn)行模態(tài)分析,與原始整機(jī)的模態(tài)分析結(jié)果進(jìn)行對(duì)比,總結(jié)出各部件的動(dòng)剛度匹配性,提出了基于動(dòng)剛度匹配性的加工中心優(yōu)化設(shè)計(jì)方法;(4)以橫梁的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)為例,通過(guò)靈敏度分析的方法,優(yōu)化了橫梁結(jié)構(gòu),使其靜剛度和動(dòng)剛度均有所提高,優(yōu)化后的整機(jī)在X、Y、Z三個(gè)方向上的靜剛度分別提高了 3.3%、0.46%、4.33%,對(duì)整機(jī)動(dòng)態(tài)性能影響較大的幾階固有頻率分別提高了 1.44%、0.43%、0.065%,靜、動(dòng)態(tài)性能均有所提高,從而驗(yàn)證了本文提出的基于剛度匹配性的加工中心優(yōu)化方法是有效可靠的;(5)應(yīng)用基于剛度匹配性的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法,以某型號(hào)廢舊機(jī)床的橫梁為設(shè)計(jì)基礎(chǔ),分別對(duì)滑枕、溜板和立柱進(jìn)行了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),實(shí)現(xiàn)了以廢舊機(jī)床部件設(shè)計(jì)新機(jī)床的再設(shè)計(jì)。再設(shè)計(jì)之后的新整機(jī)在X、Y、Z三個(gè)方向上的靜剛度分別提高了 4.76%、10.07%、l8.28%,對(duì)整機(jī)動(dòng)態(tài)性能影響較大的幾階固有頻率分別提高了 4.51%、l7.33%、5.10%、5.97%,靜、動(dòng)態(tài)性能均有較大提升。人造花崗巖材料的引入,節(jié)約了制造成本,降低了污染的排放,同時(shí)實(shí)現(xiàn)了綠色設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)理念。本文提出的剛度匹配性理論,對(duì)于此類型的龍門加工中心的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)具有十分重要的指導(dǎo)意義,并為未后續(xù)的此類以及其他類型機(jī)床的進(jìn)一步研究奠定了基礎(chǔ)。
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TG659
【圖文】：

邐第一章緒論邐逡逑第五章：對(duì)全文進(jìn)行的研究作出總結(jié)與歸納，并針對(duì)當(dāng)前本課題可進(jìn)一步完逡逑善與研宄的內(nèi)容作出了后續(xù)的研宄計(jì)劃。逡逑１．３．２本文的論文框架逡逑本文的論文組織結(jié)構(gòu)框架如圖１－１所示。逡逑提出問(wèn)題邋；邐逡逑

２．２．２整機(jī)ＣＡＥ模型建立逡逑零件、組件、部件之間相互接觸的表面稱為“機(jī)械結(jié)合面”，簡(jiǎn)稱“結(jié)合面機(jī)械結(jié)構(gòu)結(jié)合面的動(dòng)態(tài)特性對(duì)建立正確的動(dòng)力學(xué)模型有著決定性的影響。結(jié)合剛度往往是機(jī)械結(jié)構(gòu)整體剛度的重要組成部分，甚至可能成為整體剛度的薄弱節(jié)。以機(jī)床結(jié)構(gòu)為例，一般情況下，機(jī)床結(jié)構(gòu)結(jié)合部的接觸剛度約占機(jī)床總剛的６０％？８０％，而結(jié)合部的阻尼占機(jī)床總阻尼的９０％以上，由此可見(jiàn)，相對(duì)于件本身的材料阻尼，結(jié)合部阻尼占有絕對(duì)的優(yōu)勢(shì)上述事實(shí)說(shuō)明，在進(jìn)行機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，能否建立合理準(zhǔn)確的有限元模型，取決于能否獲得合理的結(jié)合數(shù)，以及能否得到結(jié)合面本身特性的作用機(jī)理。為了減小誤差，本文各部件結(jié)面均采用剛性結(jié)合面進(jìn)行連接。逡逑本文模型各部件所采用的材料主要為鋼材和鑄鐵，對(duì)應(yīng)的材料屬性如表２所示。逡逑９逡逑

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2718783