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基于有限元的機(jī)床床身部件結(jié)構(gòu)特性分析與優(yōu)化設(shè)計(jì)

發(fā)布時間:2017-09-22 08:30

  本文關(guān)鍵詞:基于有限元的機(jī)床床身部件結(jié)構(gòu)特性分析與優(yōu)化設(shè)計(jì)


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【摘要】:在一個數(shù)控機(jī)床產(chǎn)品中,最為關(guān)鍵的基礎(chǔ)零件就是機(jī)床的床身。機(jī)床的床身上裝配著其它所有的零部件,承受著較大的載荷。因而,機(jī)床床身應(yīng)該具有足夠的強(qiáng)度、剛度和良好的動態(tài)性能。床身的動靜態(tài)性能指標(biāo)的高低會對整機(jī)的性能指標(biāo)產(chǎn)生重要的影響。同時也影響著加工產(chǎn)品的質(zhì)量,因此設(shè)計(jì)者應(yīng)該著重對床身進(jìn)行動靜態(tài)設(shè)計(jì)。本文對GT650專用數(shù)控機(jī)床床身進(jìn)行動靜態(tài)特性分析,并進(jìn)行結(jié)構(gòu)改進(jìn)優(yōu)化,具體內(nèi)容如下:根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙,將GT650機(jī)床的床身在SOLIDWORKS軟件中進(jìn)行建模,然后導(dǎo)入到軟件ANSYS中,利用軟件中的靜力分析模塊,獲得床身靜力作用下的最大位移變形量與應(yīng)力分布情況,為床身的結(jié)構(gòu)優(yōu)化奠定基礎(chǔ)。其次,通過對床身進(jìn)行模態(tài)分析,提取前六階的固有頻率與主振型,找到了床身的薄弱環(huán)節(jié)。利用元結(jié)構(gòu)優(yōu)化的思想,分析得出動態(tài)特性較好的元結(jié)構(gòu),并對其各個參數(shù)進(jìn)行分析得到了較合理的參數(shù)范圍。以不提高機(jī)床床身的重量為前提,提高床身的固有頻率為優(yōu)化目標(biāo),將優(yōu)化后的元結(jié)構(gòu)應(yīng)用到床身的筋板布局中,提高了床身低階的固有頻率。在此基礎(chǔ)之上,依據(jù)床身的整體特性,將床身中部開一個方孔,并在床身底部增加地腳螺栓約束,再次改進(jìn)了床身的結(jié)構(gòu),提高了床身的固有頻率與動態(tài)性能。
【關(guān)鍵詞】:有限元分析 元結(jié)構(gòu) 模態(tài)分析 固有頻率
【學(xué)位授予單位】:沈陽工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】:碩士
【學(xué)位授予年份】:2015
【分類號】:TG659
【目錄】:
  • 摘要4-5
  • Abstract5-8
  • 第1章 緒論8-14
  • 1.1 課題的背景和意義8-9
  • 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀9-11
  • 1.3 存在問題及研究發(fā)展趨勢11-12
  • 1.4 論文主要研究內(nèi)容12-13
  • 1.5 本章小結(jié)13-14
  • 第2章 有限元分析理論基礎(chǔ)14-24
  • 2.1 有限元的發(fā)展與應(yīng)用14-15
  • 2.2 有限元法的實(shí)現(xiàn)過程15-16
  • 2.3 有限元軟件簡介16-19
  • 2.3.1 ANSYS發(fā)展過程16-17
  • 2.3.2 ANSYS軟件的功能及特點(diǎn)17
  • 2.3.3 ANSYS軟件分析過程17-19
  • 2.4 靜力分析理論基礎(chǔ)19-21
  • 2.4.1 預(yù)處理階段19-21
  • 2.4.2 求解階段21
  • 2.4.3 后處理階段21
  • 2.5 模態(tài)分析理論基礎(chǔ)21-23
  • 2.6 本章小結(jié)23-24
  • 第3章 機(jī)床床身建模與動靜態(tài)特性分析24-34
  • 3.1 機(jī)床床身模型建立24-26
  • 3.1.1 床身幾何模型建模24
  • 3.1.2 有限元建模的基本問題24-25
  • 3.1.3 有限元單元選取網(wǎng)格生成25-26
  • 3.2 床身靜力學(xué)分析26-28
  • 3.2.1 床身的受力分析27
  • 3.2.2 施加邊界條件與載荷約束27
  • 3.2.3 結(jié)果分析27-28
  • 3.3 床身動態(tài)特性分析28-33
  • 3.3.1 模態(tài)分析計(jì)算步驟28-29
  • 3.3.2 模態(tài)分析結(jié)果29-33
  • 3.4 本章小結(jié)33-34
  • 第4章 床身結(jié)構(gòu)改進(jìn)設(shè)計(jì)34-51
  • 4.1 床身優(yōu)化設(shè)計(jì)方法34-36
  • 4.2 基于元結(jié)構(gòu)對筋板布局的研究36-46
  • 4.2.1 元結(jié)構(gòu)介紹與形狀選擇36-37
  • 4.2.2 元結(jié)構(gòu)參數(shù)分析研究37-45
  • 4.2.3 驗(yàn)證元結(jié)構(gòu)布局筋板的合理性45-46
  • 4.3 基于元結(jié)構(gòu)的床身改進(jìn)設(shè)計(jì)46-47
  • 4.4 基于床身整體特性的改進(jìn)設(shè)計(jì)47-50
  • 4.5 本章小結(jié)50-51
  • 第5章 結(jié)論51-52
  • 參考文獻(xiàn)52-55
  • 在學(xué)研究成果55-56
  • 致謝56

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本文編號:899796

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