本文關(guān)鍵詞：CJK6132數(shù)控車床主軸箱有限元分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)

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【摘要】：有限元分析和結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)是目前工程分析與設(shè)計(jì)的主要途徑,其對(duì)解決產(chǎn)品研發(fā)的設(shè)計(jì)周期、產(chǎn)品的生產(chǎn)成本等方面發(fā)揮了重要作用。主軸箱作為數(shù)控車床的主要部件,其動(dòng)靜態(tài)特性對(duì)整個(gè)數(shù)控車床的使用壽命和性能影響很大。由于機(jī)床設(shè)計(jì)往往采用以往的經(jīng)驗(yàn)方法,一般都選取比較大的安全系數(shù),在一定程度上造成了材料的浪費(fèi)。因此本文以CJK6132數(shù)控車床主軸箱箱體作為主要研究對(duì)象,在保證機(jī)床主軸箱箱體動(dòng)靜態(tài)特性的基礎(chǔ)上以其質(zhì)量最小為優(yōu)化目的,運(yùn)用目標(biāo)驅(qū)動(dòng)優(yōu)化分析,對(duì)主軸箱箱體進(jìn)行有限元分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)。1.對(duì)主軸箱運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的工況載荷、邊界條件以及箱體的幾何形狀方面進(jìn)行分析,并通過(guò)ANSYS Workbench的Design Modeler模塊對(duì)CJK6132數(shù)控車床主軸箱箱體進(jìn)行三維實(shí)體建模,在保證主軸箱箱體的滿足自身幾何特征、力學(xué)性能以及物理特性等要求的情況下對(duì)主軸箱箱體進(jìn)行適當(dāng)?shù)暮?jiǎn)化。2.對(duì)CJK6132數(shù)控車床主軸箱箱體進(jìn)行有限元靜力分析,得到了主軸箱箱體的強(qiáng)度和剛度,通過(guò)對(duì)CJK6132數(shù)控車床主軸箱箱體的有限元靜力分析可以看出主軸箱箱體還具有一定的抵抗外載荷破壞和變形的能力,原設(shè)計(jì)有點(diǎn)保守。3.對(duì)CJK6132數(shù)控車床主軸箱箱體進(jìn)行有限元模態(tài)分析,得到了主軸箱箱體的前六階固有頻率及其振型,通過(guò)與主軸箱工作時(shí)主軸的運(yùn)轉(zhuǎn)頻率與齒輪的嚙合頻率進(jìn)行對(duì)比,得到了主軸箱第一階固有頻率較高,主軸箱工作時(shí)不會(huì)發(fā)生共振現(xiàn)象。4.通過(guò)對(duì)CJK6132數(shù)控車床主軸箱箱體的動(dòng)靜態(tài)分析奠定了優(yōu)化分析的基礎(chǔ),先通過(guò)對(duì)主軸箱箱體進(jìn)行靈敏度分析,設(shè)定主軸箱箱體的六個(gè)壁厚為設(shè)計(jì)變量,主軸箱箱體質(zhì)量、應(yīng)力、應(yīng)變以及箱體的一階固有頻率為輸出參數(shù),通過(guò)對(duì)得出的設(shè)計(jì)變量與輸出參數(shù)的靈敏度關(guān)系,減少了箱體的設(shè)計(jì)變量,為后面的結(jié)構(gòu)優(yōu)化分析節(jié)省了大量工作。5.對(duì)CJK6132數(shù)控車床主軸箱箱體進(jìn)行目標(biāo)驅(qū)動(dòng)優(yōu)化分析,通過(guò)對(duì)主軸箱箱體選定設(shè)計(jì)變量,產(chǎn)生多組設(shè)計(jì)點(diǎn),得到了設(shè)計(jì)變量與輸出參數(shù)的響應(yīng)關(guān)系,系統(tǒng)根據(jù)設(shè)計(jì)點(diǎn)擬合出了3組候選的優(yōu)化設(shè)計(jì)點(diǎn),對(duì)優(yōu)化出來(lái)的設(shè)計(jì)變量進(jìn)行圓整,并對(duì)主軸箱箱體的靜動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行驗(yàn)證。通過(guò)對(duì)CJK6132數(shù)控車床主軸箱箱體的有限元分析及優(yōu)化設(shè)計(jì),在滿足主軸箱箱體性能的情況下減輕了主軸箱箱體的重量。
【關(guān)鍵詞】：數(shù)控車床 主軸箱 有限元分析 優(yōu)化設(shè)計(jì)
【學(xué)位授予單位】：廣西科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TG519.1
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 緒論9-16
• 1.1 研究背景9
• 1.2 國(guó)內(nèi)外結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的研究現(xiàn)狀9-11
• 1.3 有限元分析方法11-14
• 1.3.1 有限元法理論11-13
• 1.3.2 ANSYS Workbench的介紹13-14
• 1.4 論文研究意義14-15
• 1.5 研究?jī)?nèi)容15
• 1.6 本章小結(jié)15-16
• 第二章 CJK6132主軸箱的受力計(jì)算16-23
• 2.1 數(shù)控車床的簡(jiǎn)介16
• 2.2 CJK6132主要技術(shù)參數(shù)16-17
• 2.3 CJK6132運(yùn)動(dòng)參數(shù)的確定17-19
• 2.4 各傳動(dòng)軸上軸承的校核19-21
• 2.5 主軸箱箱體剛度的計(jì)算21-22
• 2.6 本章小結(jié)22-23
• 第三章 CJK6132數(shù)控車床主軸箱的靜力分析23-33
• 3.1 靜力分析基礎(chǔ)23
• 3.2 箱體模型的建立和簡(jiǎn)化23-24
• 3.3 定義單元屬性24-25
• 3.4 網(wǎng)格的劃分25-26
• 3.5 施加邊界條件和載荷26-28
• 3.5.1 主切削力的計(jì)算26-27
• 3.5.2 軸承載荷的分布27-28
• 3.6 求解計(jì)算與結(jié)果分析28-31
• 3.6.1 主軸箱剛度分析28-30
• 3.6.2 主軸箱強(qiáng)度分析30-31
• 3.7 本章小結(jié)31-33
• 第四章 CJK6132數(shù)控車床主軸箱的模態(tài)分析33-39
• 4.1 模態(tài)分析理論33-34
• 4.2 模態(tài)分析的基本步驟34-35
• 4.3 模態(tài)結(jié)果分析35-37
• 4.4 本章小結(jié)37-39
• 第五章 主軸箱的結(jié)構(gòu)優(yōu)化39-62
• 5.1 優(yōu)化設(shè)計(jì)的基本概念39-41
• 5.2 結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)概述41-43
• 5.3 靈敏度分析43-45
• 5.3.1 結(jié)構(gòu)靜態(tài)特性的靈敏度分析43
• 5.3.2 結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)特性的靈敏度分析43-45
• 5.4 CJK6132主軸箱箱體的多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)45-61
• 5.4.1 優(yōu)化參數(shù)的定義46-49
• 5.4.2 主軸箱箱體的靈敏度分析49-53
• 5.4.3 主軸箱設(shè)計(jì)變量與輸出變量的響應(yīng)關(guān)系53-59
• 5.4.4 優(yōu)化結(jié)果與分析59-61
• 5.5 本章小結(jié)61-62
• 第六章 結(jié)論與展望62-64
• 6.1 工作總結(jié)62-63
• 6.2 展望63-64
• 參考文獻(xiàn)64-66
• 發(fā)表論文和參加科研情況說(shuō)明66-67
• 致謝67

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本文編號(hào)：698191