本文關鍵詞：基于有限元法螺旋錐齒輪銑齒機結構分析與優(yōu)化設計

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【摘要】：螺旋錐齒輪銑齒機作為一種廣泛應用的專用加工機床，要求其機床本體具有良好的動靜態(tài)特性以保障加工精度和效率。對螺旋錐齒輪的精度和加工效率的提高，要求設計中充分利用現有的設計和測試手段來提高其動靜態(tài)特性，以滿足螺旋錐齒輪銑齒機進行高精度、高效率加工的要求。本文以某型螺旋錐齒輪銑齒機為例，來分析如何利用以有限元方法為基礎的CAE手段和以實驗為基礎的振動測試手段來進行數控螺旋錐齒輪銑齒機動靜態(tài)特性分析和優(yōu)化。本文的主要工作內容有： （1）基于CAD軟件Solidworks和有限元分析軟件ANSYS，建立該型螺旋錐齒輪銑齒機的CAE分析模型；以此模型為基礎，對其進行靜力和模態(tài)分析。根據模態(tài)分析所獲得各階振型,從整體上分析主要零部件的改進方向；根據有限元分析所得數據確定筋板布局及筋板厚度改變對于零件固有頻率的影響的靈敏度；分析筋板厚度的與零件的靜剛度之間的靈敏度關系。 （2）基于CAD軟件Solidworks和有限分析軟件ANSYS，，建立機床的整機分析的有限元模型，并進行了靜力分析和模態(tài)分析。獲得了機床在各方向的變形量及前六階振型，確定螺旋錐齒輪銑齒機的薄弱環(huán)節(jié)；分析整機中床身、立柱的筋板厚度對于機床整機動靜態(tài)特性的影響的靈敏度。 （3）利用振動測試手段，可以獲得螺旋錐齒輪銑齒機整機的實驗模態(tài)；該實驗模態(tài)包含了結合面的影響比有限元分析方法所獲得的結果更加準確。將實驗結果與有限元分析結果的對比，可驗證有限元分析結果的準確性和可靠性；在此之后，可以以現有有限元模型的邊界條件基礎，對螺旋錐齒輪銑齒機進行優(yōu)化設計。 本文所針對的對象為專用加工機床螺旋錐齒輪銑齒機，但主機的動靜態(tài)特性的優(yōu)化設計是設計中的普遍問題，因此，文中所獲得結論及分析方法也適用于其它類型數控機床的設計。
【關鍵詞】：螺旋錐齒輪銑齒機 動靜態(tài)特性 靜力分析 模態(tài)測試
【學位授予單位】：天津職業(yè)技術師范大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TG611
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第1章 緒論8-17
• 1.1 機床動靜態(tài)特性優(yōu)化設計8-13
• 1.1.1 有限元分析方法發(fā)展現狀及其在機床設計中的應用8-10
• 1.1.2 實驗模態(tài)分析理論及其在機床行業(yè)的應用10-11
• 1.1.3 結構優(yōu)化設計理論11
• 1.1.4 國內外機床設計研究現狀11-13
• 1.2 螺旋錐齒輪銑齒機機床特點及其發(fā)展概況13-15
• 1.3 課題研究意義及內容15-17
• 1.3.1 課題研究的意義15
• 1.3.2 課題研究內容15-17
• 第2章 機床動靜態(tài)分析有限元理論及實驗模態(tài)分析理論17-29
• 2.1 螺旋錐齒輪銑齒機整機結構簡介18
• 2.2 主機動靜態(tài)特性分析18-24
• 2.2.1 機床動力學性能要求19
• 2.2.2 靜力學分析19
• 2.2.3 模態(tài)分析19-22
• 2.2.4 ANSYS 模態(tài)分析的主要內容及優(yōu)化設計的一般步驟22-24
• 2.3 模態(tài)測試技術24-27
• 2.3.1 模態(tài)測試系統25
• 2.3.2 支撐方式的選擇25-26
• 2.3.3 實驗模態(tài)參數識別的方法26-27
• 2.4 高精密的生產加工機床優(yōu)化過程中的基本原則27-28
• 2.5 本章小結28-29
• 第3章 螺旋錐齒輪銑齒機各部件有限元分析與結構優(yōu)化29-45
• 3.1 床身結構的有限元分析與優(yōu)化29-37
• 3.1.1 原床身結構相應的動靜態(tài)有限元分析31-33
• 3.1.2 外壁厚度對床身靜動態(tài)特性的影響33
• 3.1.3 筋板厚度對床身靜動態(tài)性能的影響33-35
• 3.1.4 不同筋板布局對床身結構模態(tài)影響及最優(yōu)方案選擇35-37
• 3.2 立柱結構的有限元分析與優(yōu)化37-44
• 3.2.1 原立柱結構靜動態(tài)分析37-38
• 3.2.2 板厚的變化對于立柱的動靜態(tài)性能的影響情況38-41
• 3.2.3 立柱結構的改進41-44
• 3.3 本章小結44-45
• 第4章 螺旋錐齒輪銑齒機整機有限元分析及模態(tài)試驗45-60
• 4.1 對機床整機模型的有限元分析45-53
• 4.2 機床實驗模態(tài)分析53-56
• 4.2.1 實驗方案54-56
• 4.2.2 實驗模態(tài)的測試系統框圖56
• 4.3 實驗模態(tài)分析結果56-59
• 4.4 有限元模態(tài)分析與實驗模態(tài)分析結果對比59
• 4.5 本章小結59-60
• 第5章 總結和展望60-61
• 參考文獻61-64
• 致謝64-65
• 申請學位期間的研究成果及發(fā)表的學術論文65

【參考文獻】

中國期刊全文數據庫 前10條

1 林有希,高誠輝,高濟眾;大型機床動態(tài)特性的整機有限元分析[J];福州大學學報(自然科學版);2003年01期

2 李兆文;王勇;陳正洪;;螺旋錐齒輪技術的研究現狀[J];工具技術;2007年10期

3 崔志琴,蘇鐵熊,趙冬青,白小蘭;復雜組合結構的有限元模態(tài)分析[J];華北工學院學報;2001年03期

4 辛志杰;徐燕申;滿佳;郭志全;林漢元;;基于有限元分析的數控銑齒機立柱動靜態(tài)設計[J];中北大學學報(自然科學版);2006年06期

5 王世軍,黃玉美;機床整機特性的有限元分析方法[J];機床與液壓;2005年03期

6 王艷輝,伍建國,繆建成;精密機床床身的模態(tài)分析與結構優(yōu)選[J];機械設計與制造;2005年03期

7 石前列;武友德;吳向東;;基于有限元的落地鏜銑床立柱優(yōu)化設計[J];機械設計與制造;2012年03期

8 楊明亞;楊濤;陰紅;楊穎潔;;有限元分析軟件在機床床身模態(tài)分析中的應用[J];機電工程技術;2007年01期

9 徐燕申,張興朝,牛占文,趙相松;基于元結構和框架優(yōu)選的數控機床床身結構動態(tài)設計研究[J];機械強度;2001年01期

10 辛志杰;徐燕申;郭志全;滿佳;林漢元;;基于實驗分析的機床結構有限元建模及其應用研究[J];機械強度;2006年S1期

本文編號：772347