發(fā)布時(shí)間：2017-09-24 01:24

  本文關(guān)鍵詞：YKQ31300數(shù)控滾齒機(jī)立柱的靜動(dòng)態(tài)特性分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)

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【摘要】：針對(duì)高速度、高精度、高效率發(fā)展的現(xiàn)代機(jī)械制造行業(yè),機(jī)床產(chǎn)品的技術(shù)改造和技術(shù)攻關(guān)尤為重要。CAE技術(shù)已成為研發(fā)中不可缺少的一環(huán),可以在設(shè)計(jì)階段判斷其動(dòng)靜態(tài)特性,從而提高機(jī)床精度和效率,縮短研發(fā)周期,節(jié)約成本避免不必要的浪費(fèi)。在國內(nèi)YK系列高速重型數(shù)控滾齒機(jī)是最近幾年發(fā)展起來的高性能齒輪加工機(jī)床,其立柱是機(jī)床的關(guān)鍵部件,立柱的剛度和振動(dòng)性直接影響機(jī)床的精度。本課題以YKQ31300重型數(shù)控滾齒機(jī)立柱為研究對(duì)象,以立柱的靜動(dòng)態(tài)特性分析為研究手段,建立數(shù)學(xué)模型對(duì)立柱進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。本文首先抓住結(jié)構(gòu)的主要特征簡(jiǎn)化模型,運(yùn)用Solidworks對(duì)滾齒機(jī)立柱進(jìn)行建模和零件裝配。然后導(dǎo)入ANSYS workbench軟件中,添加各零件屬性并劃分網(wǎng)格得到有限元模型。對(duì)重型數(shù)控機(jī)床立柱進(jìn)行了靜力學(xué)分析,計(jì)算X、Y、Z方向的靜剛度和強(qiáng)度,得到了應(yīng)力和應(yīng)變的分布規(guī)律,研究得出滾齒機(jī)立柱結(jié)構(gòu)的整體剛度和強(qiáng)度符合加工精度要求,遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于屈服極限,需要通過優(yōu)化尺寸去除材料以減輕立柱質(zhì)量。對(duì)重型數(shù)控機(jī)床立柱進(jìn)行動(dòng)力學(xué)特性分析,運(yùn)用立柱模態(tài)分析,得到立柱的前三階模態(tài)的固有頻率值相近,振型分別是圍繞著Z軸做左右擺動(dòng)、前后擺動(dòng)以及左右前后的復(fù)合扭轉(zhuǎn)振動(dòng)。后三階模態(tài)的固有頻率值接近,振型分別是圍繞著Z軸做四面收縮、后面壓縮以及側(cè)面呼吸振動(dòng)。運(yùn)用諧響應(yīng)仿真分析,立柱得到前六階固有頻率均遠(yuǎn)大于滾齒機(jī)滾刀主軸工作轉(zhuǎn)速與最高設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速兩種轉(zhuǎn)速對(duì)應(yīng)的激振頻率,立柱的動(dòng)剛度滿足切削要求。最后輕量?jī)?yōu)化設(shè)計(jì)。結(jié)合國內(nèi)外對(duì)立柱的筋板結(jié)構(gòu)選型研究,確定使用十字筋板結(jié)構(gòu)。在確定結(jié)構(gòu)后,采用實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)法對(duì)結(jié)構(gòu)尺寸進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì),并結(jié)合到鑄造工藝,進(jìn)一步確定最后的優(yōu)化設(shè)計(jì)尺寸。最終外壁厚度選為30mm,筋板厚度選為18mm,前面筋板高度選為273mm,側(cè)面筋板高度選為109mm,后面筋板高度改為104mm。,并驗(yàn)證了在不影響其動(dòng)靜態(tài)特性下降低了立柱質(zhì)量,優(yōu)化后立柱的質(zhì)量由18859kg降低到18660kg,減少了199kg,降低了1.05%重量。
【關(guān)鍵詞】：立柱 有限元分析 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)法 優(yōu)化設(shè)計(jì)
【學(xué)位授予單位】：湖北工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TG612
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第1章 引言11-17
• 1.1 課題來源11
• 1.2 課題背景11-13
• 1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-14
• 1.3.1 國內(nèi)研究現(xiàn)狀13-14
• 1.3.2 國外研究現(xiàn)狀14
• 1.4 課題的理論意義和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值14-15
• 1.5 研究方法和研究?jī)?nèi)容15-16
• 1.5.1 研究方法15-16
• 1.5.2 研究?jī)?nèi)容16
• 1.6 本章小結(jié)16-17
• 第2章 機(jī)械學(xué)的理論基礎(chǔ)和仿真軟件17-23
• 2.1 機(jī)械結(jié)構(gòu)的理論基礎(chǔ)17-19
• 2.2 仿真軟件19-22
• 2.2.1 ANSYS Workbench軟件19-21
• 2.2.2 ANSYS Workbench軟件分析21-22
• 2.3 本章小結(jié)22-23
• 第3章 立柱的三維建模和裝配體的有限元建模23-27
• 3.1 立柱結(jié)構(gòu)的三維建模23-24
• 3.1.1 實(shí)體建模軟件23-24
• 3.1.2 立柱實(shí)體模型的建立和簡(jiǎn)化24
• 3.2 立柱裝配體的有限元建模24-26
• 3.2.1 導(dǎo)入實(shí)體模型24-25
• 3.2.2 添加材料特性25
• 3.2.3 劃分網(wǎng)格25-26
• 3.3 本章小結(jié)26-27
• 第4章 立柱的有限元靜力分析27-32
• 4.1 線性靜力分析27
• 4.2 計(jì)算載荷與施加約束條件27-30
• 4.3 求解計(jì)算與分析30-31
• 4.3.1 變形分析30-31
• 4.3.2 應(yīng)力分析31
• 4.4 本章小結(jié)31-32
• 第5章 立柱結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)特性分析32-41
• 5.1 立柱在自由狀態(tài)下的模態(tài)分析33-37
• 5.1.1 模態(tài)分析的概念33
• 5.1.2 模態(tài)分析的解析方法33-35
• 5.1.3 模態(tài)分析步驟35
• 5.1.4 模態(tài)分析的計(jì)算結(jié)果和結(jié)果分析35-37
• 5.2 立柱的諧響應(yīng)分析37-40
• 5.3 本章小結(jié)40-41
• 第6章 YKQ31300重型數(shù)控滾齒機(jī)立柱優(yōu)化設(shè)計(jì)41-53
• 6.1 立柱內(nèi)部筋板選型41-42
• 6.2 立柱尺寸優(yōu)化42-51
• 6.2.1 選取設(shè)計(jì)變量和參數(shù)化模型的建立42-43
• 6.2.2 外形尺寸設(shè)計(jì)變量的靈敏度分析43-46
• 6.2.3 基于中心組合設(shè)計(jì)法的輕量化46-51
• 6.3 立柱結(jié)構(gòu)的改進(jìn)與檢驗(yàn)51-52
• 6.4 本章小結(jié)52-53
• 第7章 總結(jié)與展望53-55
• 7.1 總結(jié)53-54
• 7.2 展望54-55
• 參考文獻(xiàn)55-57
• 致謝57-58
• 附錄58

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：908570