本文關鍵詞：立式車床動態(tài)特性分析與優(yōu)化

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【摘要】：在工程實踐中常常需要用到帶有自動上下料功能的車床。本文研究對象立式車床是針對批量加工回轉盤類零件而設計的，是自身具有自動上下料功能的數(shù)控機床。為了滿足現(xiàn)代社會發(fā)展對產(chǎn)品質量的需要，數(shù)控機床的加工能力需要不斷提高。實現(xiàn)在設計過程中就對其動態(tài)特性進行分析并及時優(yōu)化改進是廣大工程人員的期望，本文對此類型的機床設備展開相關研究。 首先根據(jù)結構振動的相關理論，以求系統(tǒng)的特征值和特征向量的方式給出了系統(tǒng)固有頻率與振型的定義。結合有限元法將系統(tǒng)受迫振動方程轉化為機械結構動力學模型。通過對機床的布局與工作形式加以闡述，設計并建立了機床零部件與整機的三維模型，，在考慮了網(wǎng)格尺寸大小與裝配體結合面問題的處理后在有限元軟件中建立了有限元模型。對關鍵零部件、支撐系統(tǒng)和傳動系統(tǒng)進行了約束模態(tài)分析得到其前三階固有頻率，以振型為基礎找到了結構的薄弱位置。針對如何在系統(tǒng)模態(tài)分析和諧響應分析時添加預應力給予分析說明和參考。通過振動試驗儀等設備，對床身和橫梁的速度響應進行測量，通過試驗頻率響應曲線對比有限元分析結果進行分析論證。 結合立式車床的布局和加工工況影響條件，以有限元分析的結果為基礎，對機床的動態(tài)優(yōu)化設計進一步研究。對床身的內部筋板結構形狀與布局通過有限元分析對比找到了較優(yōu)的筋板布局的方案。在尺寸優(yōu)化方面，以支撐系統(tǒng)的一階頻率最大為優(yōu)化目的，通過借助BP神經(jīng)網(wǎng)絡并結合利用遺傳算法對支撐系統(tǒng)尺寸進行優(yōu)化求解，找到優(yōu)化后對應床身橫梁支撐系統(tǒng)的四個設計變量且驗證后基本達到了預期的目的。
【關鍵詞】：動態(tài)特性 立式車床 預應力 結構優(yōu)化
【學位授予單位】：沈陽工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TG515
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-14
• 1.1 課題的來源和背景9-10
• 1.2 機床動態(tài)特性發(fā)展10-12
• 1.2.1 國外研究現(xiàn)狀10-11
• 1.2.2 國內研究現(xiàn)狀11-12
• 1.3 課題研究的內容和方法12
• 1.4 課題研究目的及意義12-14
• 第2章 機床動力學分析14-22
• 2.1 結構振動的基本理論14-17
• 2.1.1 多自由度系統(tǒng)特性參數(shù)矩陣14-16
• 2.1.2 受激勵下的強迫振動16-17
• 2.2 結構振動的有限元方程17-19
• 2.2.1 有限元單元的動力學模型17-18
• 2.2.2 機械結構的動力學模型18-19
• 2.3 動態(tài)分析理論及方法19-21
• 2.3.1 模態(tài)分析19-20
• 2.3.2 諧響應分析20-21
• 2.4 本章小結21-22
• 第3章 立式車床動態(tài)特性分析22-43
• 3.1 立式車床介紹22-24
• 3.1.1 立式車床的總體布局說明22-23
• 3.1.2 立式車床工作過程說明23-24
• 3.2 立式車床有限元建模24-29
• 3.2.1 立式車床部件和系統(tǒng)有限元建模24-27
• 3.2.2 結合面的處理27-28
• 3.2.3 有限元模型的驗證28-29
• 3.3 立式車床動力學分析29-39
• 3.3.1 約束模態(tài)分析29-33
• 3.3.2 主軸系統(tǒng)模態(tài)分析33-37
• 3.3.3 諧響應分析37-39
• 3.4 振動分析試驗驗證39-42
• 3.4.1 振動分析試驗設計39-41
• 3.4.2 試驗數(shù)據(jù)結果與分析41-42
• 3.5 本章小結42-43
• 第4章 立式車床結構優(yōu)化43-59
• 4.1 床身結構形狀優(yōu)化研究43-45
• 4.1.1 元結構對機械結構性能的影響43-44
• 4.1.2 框結構對機械結構性能的影響44-45
• 4.2 床身結構動態(tài)優(yōu)化設計45-48
• 4.2.1 床身結構布局分析45-46
• 4.2.2 床身結構優(yōu)化改進46-48
• 4.3 基于神經(jīng)網(wǎng)絡和遺傳算法的復雜大件尺寸優(yōu)化48-51
• 4.3.1 BP 神經(jīng)網(wǎng)絡49-50
• 4.3.2 遺傳優(yōu)化算法50-51
• 4.4 遺傳優(yōu)化算法在工程上的應用51-53
• 4.4.1 有限元分析與遺傳算法優(yōu)化51-52
• 4.4.2 神經(jīng)網(wǎng)絡應用對象52-53
• 4.4.3 遺傳算法優(yōu)化特點53
• 4.5 支撐系統(tǒng)中關鍵尺寸優(yōu)化53-58
• 4.5.1 研究對象的數(shù)學模型53-54
• 4.5.2 支撐系統(tǒng)的 BP 神經(jīng)網(wǎng)絡54-56
• 4.5.3 遺傳算法的結合56-58
• 4.5.4 優(yōu)化效果分析驗證58
• 4.6 本章小結58-59
• 第5章 結論59-60
• 參考文獻60-62
• 附錄 A 神經(jīng)網(wǎng)絡試驗樣本表62-63
• 在學研究成果63-64
• 致謝64

【參考文獻】

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本文編號：660481