本文關鍵詞：加工中心十字滑臺結構優(yōu)化設計及靜剛度試驗，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】： 本課題來源于國家科技重大專項“面向動靜熱特性的機床數(shù)字化設計及其軟件”(NO.2009ZX04014-034)、國家科技重大專項“VHT系列立式車銑復合加工中心”(NO.2009ZX04001-031)以及國家科技支撐計劃“多軸聯(lián)動高速龍門式加工中心系列產(chǎn)品開發(fā)”(NO.2007BAF21B01)。 隨著現(xiàn)代工業(yè)技術的發(fā)展,對機床的性能要求越來越高。傳統(tǒng)的設計方法在設計過程中過多的依靠經(jīng)驗和類比,缺乏理論指導,造成設計出來的產(chǎn)品性能差,而且設計周期長。本文通過對某立式加工中心的十字滑臺進行結構優(yōu)化設計,提高了十字滑臺的靜剛度和固有頻率。而且通過減輕十字滑臺的質量解決了機床的Y向加速性能不足的問題。并對十字滑臺進行了靜剛度試驗,對比了有限元分析結果與試驗結果。通過對比,驗證了有限元分析方法的準確性。本文主要的研究工作如下： (1)對某立式加工的工作狀況進行了分析,確定了十字滑臺所受的約束條件,并通過建立十字滑臺的力學模型,計算出十字滑臺所受的載荷,確定了十字滑臺的載荷條件,進而確定了十字滑臺的邊界條件,為十字滑臺的結構優(yōu)化和分析打下了基礎； (2)運用基于拓撲優(yōu)化的結構設計方法對十字滑臺進行了結構優(yōu)化設計。首先基于HyperWorks軟件平臺對十字滑臺進行了拓撲優(yōu)化,然后根據(jù)十字滑臺的拓撲優(yōu)化結果,綜合考慮鑄造工藝要求以及零部件功能要求等,對十字滑臺進行了結構優(yōu)化設計；并且通過分析和比較,新方案較原方案質量減輕14%,而且剛度和固有頻率較原結構有了很大提高,解決了原方案剛度不足、結構笨重以及機床Y向加速性能不足的問題； (3)對十字滑臺進行了靜剛度試驗,得到了十字滑臺幾個關鍵位置的靜剛度值,為十字滑臺的結構改進設計提供了參考。并針對十字滑臺的靜剛度進行了有限元分析,有限元分析結果與試驗結果的相對誤差在10%左右,除個別工況的相對誤差較大(達到20%左右)之外,大部分工況下的計算結果與試驗結果基本吻合,驗證了在運用有限元方法對十字滑臺進行靜剛度分析時單元類型選擇、網(wǎng)格劃分方式以及邊界條件施加方式的合理性。
【關鍵詞】：十字滑臺 拓撲優(yōu)化 加速性能 結構設計 靜剛度試驗
【學位授予單位】：大連理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2010
【分類號】：TG659
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 緒論9-17
• 1.1 課題的來源及背景9-10
• 1.2 機床零部件結構優(yōu)化設計研究現(xiàn)狀10-15
• 1.2.1 結構優(yōu)化設計理論的研究進展10-11
• 1.2.2 機床零部件結構優(yōu)化設計的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-14
• 1.2.3 本課題組機床零部件結構優(yōu)化設計研究現(xiàn)狀14-15
• 1.3 本文的主要研究內(nèi)容15-17
• 2 結構拓撲優(yōu)化基本理論17-26
• 2.1 有限元法理論基礎17-19
• 2.1.1 有限元法基本原理17-18
• 2.1.2 有限元法基本步驟18-19
• 2.2 結構拓撲優(yōu)化設計理論基礎19-25
• 2.2.1 拓撲優(yōu)化基本原理19-20
• 2.2.2 變密度法拓撲優(yōu)化數(shù)學模型20-21
• 2.2.3 拓撲優(yōu)化常用算法21-23
• 2.2.4 結構拓撲優(yōu)化設計流程23-25
• 2.3 本章小結25-26
• 3 十字滑臺的邊界條件26-37
• 3.1 十字滑臺約束條件26-27
• 3.2 十字滑臺載荷條件27-34
• 3.2.1 切削力計算27-29
• 3.2.2 十字滑臺受力計算29-34
• 3.3 十字滑臺的工況34-36
• 3.4 本章小結36-37
• 4 十字滑臺結構優(yōu)化設計37-50
• 4.1 建立有限元模型37-39
• 4.2 十字滑臺拓撲優(yōu)化39-40
• 4.3 提取優(yōu)化結果40-41
• 4.4 十字滑臺結構設計41-43
• 4.5 十字滑臺方案對比43-48
• 4.5.1 靜剛度和固有頻率對比43-47
• 4.5.2 機床加速性能比較47-48
• 4.6 本章小結48-50
• 5 十字滑臺靜剛度試驗及有限元分析50-67
• 5.1 試驗目的50
• 5.2 試驗原理50-52
• 5.3 試驗方案52-53
• 5.4 試驗過程及數(shù)據(jù)處理53-63
• 5.4.1 位置1靜剛度試驗53-56
• 5.4.2 位置2和位置3靜剛度試驗56-57
• 5.4.3 位置4靜剛度試驗57-61
• 5.4.4 位置5和位置6靜剛度試驗61-63
• 5.5 試驗小結63
• 5.6 十字滑臺靜剛度的有限元計算63-65
• 5.7 有限元分析結果與試驗結果對比65-66
• 5.8 本章小結66-67
• 結論67-68
• 參考文獻68-70
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表學術論文情況70-71
• 致謝71-73

【引證文獻】

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前5條

1 李永學;加工中心典型支承件結構分析及優(yōu)化設計[D];大連理工大學;2012年

2 孫謙;彈性約束優(yōu)化方法研究及床鞍單元化結構設計[D];大連理工大學;2012年

3 張偉;立式加工中心靜動態(tài)特性分析及關鍵部件優(yōu)化[D];大連理工大學;2012年

4 高翔;GQ1070輕小龍門加工中心靜剛度分析[D];浙江工業(yè)大學;2012年

5 白晨光;機床支承件及線軌聯(lián)接面靜態(tài)精度特性研究[D];大連理工大學;2013年

  本文關鍵詞：加工中心十字滑臺結構優(yōu)化設計及靜剛度試驗，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號：398467