本文關鍵詞：龍門數(shù)控機床床身與工作臺結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計

  更多相關文章： 有限元分析 拓撲優(yōu)化 正交試驗 響應面法 尺寸優(yōu)化 動態(tài)特性

【摘要】：隨著現(xiàn)代工業(yè)技術的迅猛發(fā)展,龍門數(shù)控機床作為裝備制造業(yè)的母機,需要滿足高精度,高效率以及大噸位的要求。床身和工作臺是龍門數(shù)控機床的兩大重要支承部件,它們的性能好壞直接影響工件的加工精度和加工效率,因此,本課題對定梁式龍門數(shù)控機床的床身與工作臺進行靜力學分析與動態(tài)分析,找出結(jié)構(gòu)設計的薄弱環(huán)節(jié)和不合理之處,最終對其結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化設計,提高機床的整體靜動態(tài)特性。主要研究內(nèi)容如下:首先對原床身進行靜動態(tài)特性分析,在分析的基礎上,根據(jù)實際工況和筋板特性,利用Pro/E三維建模軟件設計出兩種床身筋板結(jié)構(gòu)。以輕量化設計為優(yōu)化目標,通過拓撲優(yōu)化分析,合理配置結(jié)構(gòu),在拓撲優(yōu)化基礎上,提出利用ANSYS/Workbench有限元分析軟件對工作臺進行靜動態(tài)特性研究。其次對原工作臺進行靜動態(tài)特性分析,在分析的基礎上,根據(jù)結(jié)構(gòu)和工況,通過正交試驗選取需要優(yōu)化的尺寸變量;利用ANSYS/Workbench有限元軟件進行靈敏度分析,得到分析結(jié)果;再利用二次響應面法,對分析結(jié)果和尺寸變量進行二次回歸擬合;確定目標函數(shù),約束條件和設計變量,利用MATLAB優(yōu)化工具箱進行工作臺的優(yōu)化設計,得到最佳尺寸配置,并對其結(jié)構(gòu)進行有限元分析。最后對原床身和工作臺裝配模型進行靜動態(tài)特性分析,在分析的基礎上,對結(jié)構(gòu)優(yōu)化后的床身和工作臺新模型進行裝配,并在相同約束條件下進行有限元分析,優(yōu)化后兩大支承部件的整體質(zhì)量減輕,并且獲得更好的靜動態(tài)特性。
【關鍵詞】：有限元分析 拓撲優(yōu)化 正交試驗 響應面法 尺寸優(yōu)化 動態(tài)特性
【學位授予單位】：江蘇理工學院
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TG659
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 第一章 緒論7-14
• 1.1 課題概述7-9
• 1.1.1 課題的背景7-8
• 1.1.2 課題的意義8
• 1.1.3 課題的目的8-9
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀9-11
• 1.2.1 國外研究現(xiàn)狀9
• 1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀9-10
• 1.2.3 研究的發(fā)展趨勢10-11
• 1.3 本課題研究的方法及內(nèi)容11-13
• 1.3.1 研究的方法11
• 1.3.2 研究的內(nèi)容11-13
• 1.4 本章小結(jié)13-14
• 第二章 兩大支承大件構(gòu)成及特點14-19
• 2.1 支承大件的結(jié)構(gòu)構(gòu)成14
• 2.2 支承大件的結(jié)構(gòu)特點14-18
• 2.2.1 床身的結(jié)構(gòu)特點14-16
• 2.2.2 工作臺的結(jié)構(gòu)特點16-18
• 2.3 本章小結(jié)18-19
• 第三章 床身靜、動態(tài)分析及優(yōu)化19-29
• 3.1 床身內(nèi)部筋板結(jié)構(gòu)19-20
• 3.2 床身靜、動態(tài)性能分析20-22
• 3.2.1 床身靜態(tài)特性分析21-22
• 3.2.2 床身動態(tài)特性分析22
• 3.3 床身結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計22-27
• 3.3.1 床身內(nèi)部筋板結(jié)構(gòu)設計22-24
• 3.3.2 床身結(jié)構(gòu)的拓撲優(yōu)化24-25
• 3.3.3 優(yōu)化結(jié)果分析25-27
• 3.4 本章小結(jié)27-29
• 第四章 工作臺靜動態(tài)分析及優(yōu)化29-43
• 4.1 工作臺靜、動態(tài)性能分析29-36
• 4.1.1 工作臺靜態(tài)性能分析33-35
• 4.1.2 工作臺動態(tài)性能分析35-36
• 4.2 工作臺結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計36-42
• 4.2.1 正交試驗法36
• 4.2.2 靈敏度分析36-39
• 4.2.3 響應面法理論39
• 4.2.4 多目標優(yōu)化39-41
• 4.2.5 優(yōu)化結(jié)果分析41-42
• 4.3 本章小結(jié)42-43
• 第五章 床身與工作臺整體技術研究43-52
• 5.1 結(jié)合面43-44
• 5.2 整體靜動態(tài)性能分析44-51
• 5.2.1 改進前靜動態(tài)性能分析46-49
• 5.2.2 改進后靜動態(tài)性能分析49-51
• 5.3 本章小結(jié)51-52
• 第六章 總結(jié)與展望52-53
• 6.1 總結(jié)52
• 6.2 展望52-53
• 參考文獻53-55
• 攻讀學位期間研究成果55-56
• 致謝56

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 葉尚輝;建立有限元模型的一般方法[J];電子機械工程;1999年06期

2 張志超,趙錦路;計算機輔助設計發(fā)展趨勢[J];黑龍江紡織;1996年03期

3 潘云鶴,孫守遷,包恩偉;計算機輔助工業(yè)設計技術發(fā)展狀況與趨勢[J];計算機輔助設計與圖形學學報;1999年03期

4 王艷輝,伍建國,繆建成;精密機床床身結(jié)構(gòu)參數(shù)的優(yōu)化設計[J];機械設計與研究;2003年06期

5 張學玲,徐燕申,鐘偉泓;基于有限元分析的數(shù)控機床床身結(jié)構(gòu)動態(tài)優(yōu)化設計方法研究[J];機械強度;2005年03期

6 程耿東，顧元憲，，王健;我國機械優(yōu)化研究與應用的綜述和展望[J];機械強度;1995年02期

7 張波,虎恩典,陳天寧,陳花玲,劉保東;數(shù)控機床主軸部件動態(tài)優(yōu)化設計[J];機械設計;2004年05期

8 楊勇;張為民;李鵬忠;;基于動態(tài)靈敏度分析的數(shù)控機床床身結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計[J];機械設計;2011年09期

9 杜平安;建立有限元模型的基本原則[J];機械與電子;2001年04期

10 趙嶺;陳五一;馬建峰;;基于結(jié)構(gòu)仿生的高速機床工作臺輕量化設計[J];組合機床與自動化加工技術;2008年01期

本文編號：896499