本文關(guān)鍵詞：大型數(shù)控鏜銑床輕量化設(shè)計與研究

  更多相關(guān)文章： 鏜銑床 仿真分析 實驗?zāi)B(tài)分析 輕量化設(shè)計

【摘要】：大型數(shù)控鏜銑床作為現(xiàn)代機械加工中的重要工作母機,該機床適用于加工重量大、形狀復雜的零件,能在一次裝夾內(nèi)完成多種工序的加工需要,提高了加工效益與企業(yè)生產(chǎn)的效益。作為世界上最大的機床生產(chǎn)國和消費國,我國的機床結(jié)構(gòu)設(shè)計仍然以經(jīng)驗設(shè)計和類比法設(shè)計為主,造成了結(jié)構(gòu)尺寸的富余、質(zhì)量過大和性能不夠完善等問題。本文以TK6913大型數(shù)控鏜銑床為研究對象,利用仿真研究和實驗?zāi)B(tài)兩方面共同來研究鏜銑床的結(jié)構(gòu)性能,加上基于敏感度分析的優(yōu)化分析方法,在保證結(jié)構(gòu)剛度、鑄造條件的前提下,達到機床質(zhì)量的最小化。本文的主要研究內(nèi)容如下： 1.利用軟件SolidWorks對TK6913大型數(shù)控鏜銑床整機進行三維建模,簡化細小結(jié)構(gòu)后,將其導入ANSYS,經(jīng)過前處理操作,最后得到整機的有限元模型。 2.在鏜銑床最危險的工況下進行仿真分析,分別有靜力分析和模態(tài)分析。靜力分析中施加工況載荷和邊界條件,得到了整機的應(yīng)力、應(yīng)變情況,驗證了結(jié)構(gòu)尺寸的富余；模態(tài)分析中,對鏜銑床的主要零部件進行了模態(tài)匹配,驗證了各個零件結(jié)構(gòu)設(shè)計的合理性,與此同時對整機分析得到整機模態(tài)結(jié)果。通過靜力分析和模態(tài)分析,得到各階模態(tài)參數(shù)的同時,發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)尺寸較為富余,有輕量化設(shè)計的空間。 3.針對鏜銑床的關(guān)鍵部件立柱進行了實驗?zāi)B(tài)分析。首先介紹了實驗的理論基礎(chǔ)、測量方案和測量流程的具體步驟,通過計算得到立柱模態(tài)前六階的固有頻率、振型和阻尼比,并采用曲線擬合的方式來驗證模態(tài)實驗結(jié)果的可信度,得出了鏜銑床的模態(tài)參數(shù),并與仿真分析的結(jié)果相互驗證,為輕量化分析提供了理論基礎(chǔ)。 4.對該鏜銑床展開輕量化設(shè)計,在保證剛度的前提下,減少結(jié)構(gòu)質(zhì)量,節(jié)約成本。利用SolidWorks建立機床的模型,通過改變各結(jié)構(gòu)尺寸,在ANSYS中采用靈敏度分析的方法尋找結(jié)構(gòu)中剛度隨質(zhì)量變化的靈敏尺寸。再以靈敏尺寸為優(yōu)化參數(shù),以結(jié)構(gòu)質(zhì)量為目標函數(shù),以結(jié)構(gòu)剛度和鑄造條件作為約束條件,在ANSYS中對結(jié)構(gòu)進行輕量化設(shè)計。設(shè)計結(jié)果證明了靈敏度分析的方法對于結(jié)構(gòu)的輕量化設(shè)計是非常有效的。于此同時結(jié)構(gòu)的各階固有頻率得到了有效的提高,各階模態(tài)的最小間距加大,動態(tài)性能得到提高。
【關(guān)鍵詞】：鏜銑床 仿真分析 實驗?zāi)B(tài)分析 輕量化設(shè)計
【學位授予單位】：合肥工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TG536
【目錄】：

• 致謝7-8
• 摘要8-9
• ABSTRACT9-14
• 插圖清單14-16
• 表格清單16-17
• 第一章 緒論17-25
• 1.1 課題背景、來源和意義17-19
• 1.1.1 課題背景17-18
• 1.1.2 論文來源與研究對象18
• 1.1.3 論文的意義18-19
• 1.2 CAE技術(shù)的發(fā)展概況19-20
• 1.2.1 CAE概念19
• 1.2.2 有限元方法的應(yīng)用意義19-20
• 1.3 國內(nèi)外產(chǎn)品技術(shù)研發(fā)現(xiàn)狀20-21
• 1.3.1 國內(nèi)外數(shù)控鏜銑床研發(fā)現(xiàn)狀20
• 1.3.2 國內(nèi)外數(shù)控機床輕量化設(shè)計研究現(xiàn)狀20-21
• 1.4 模態(tài)實驗分析技術(shù)的發(fā)展概況21-22
• 1.4.1 模態(tài)實驗分析技術(shù)的發(fā)展歷史21-22
• 1.4.2 模態(tài)實驗分析軟件的介紹22
• 1.5 論文的主要內(nèi)容和研究流程22-25
• 第二章 大型數(shù)控鏜銑床有限元模型的建立25-33
• 2.1 TK6913大型數(shù)控鏜銑床的簡介25-26
• 2.1.1 TK6913大型數(shù)控鏜銑床的結(jié)構(gòu)形式與配置25-26
• 2.1.2 主要技術(shù)參數(shù)26
• 2.2 TK6913三維模型的建立26-29
• 2.2.1 建模軟件簡介26-27
• 2.2.2 建模假設(shè)27
• 2.2.3 實體模型建立27-29
• 2.3 TK6913有限元模型的建立29-30
• 2.3.1 導入模型的步驟29
• 2.3.2 單元屬性定義29-30
• 2.3.3 網(wǎng)格劃分30
• 2.4 有限元模型與計算結(jié)果精度分析30-32
• 2.5 本章小結(jié)32-33
• 第三章 大型數(shù)控鏜銑床有限元分析設(shè)計33-50
• 3.1 有限元分析理論解析33-36
• 3.1.1 有限元靜力學分析理論33-35
• 3.1.2 有限元模態(tài)分析理論35-36
• 3.2 有限元仿真分析的流程36-37
• 3.2.1 前處理模塊37
• 3.2.2 求解模塊37
• 3.2.3 后處理模塊37
• 3.3 TK6913大型數(shù)控鏜銑床的靜力學分析37-40
• 3.3.1 施加載荷和邊界條件38-39
• 3.3.2 整機靜力學分析39-40
• 3.4 TK6913大型數(shù)控鏜銑床的模態(tài)分析40-48
• 3.4.1 大型數(shù)控鏜銑床部件的有限元模態(tài)分析40-47
• 3.4.2 大型數(shù)控鏜銑床的整機有限元模態(tài)分析47-48
• 3.5 本章小結(jié)48-50
• 第四章 大型數(shù)控鏜銑床模態(tài)實驗驗證50-66
• 4.1 模態(tài)實驗的目的和意義50-51
• 4.2 模態(tài)實驗的理論基礎(chǔ)51-54
• 4.3 模態(tài)實驗儀器設(shè)備材料54-55
• 4.4 模態(tài)實驗測試方案設(shè)計55-63
• 4.4.1 模態(tài)實驗原理55
• 4.4.2 模態(tài)實驗測試流程具體內(nèi)容55-61
• 4.4.3 模態(tài)實驗參數(shù)計算61-62
• 4.4.4 典型的頻響函數(shù)和相干函數(shù)62-63
• 4.5 模態(tài)實驗分析結(jié)果63-65
• 4.5.1 頻響函數(shù)的穩(wěn)態(tài)圖計算63
• 4.5.2 頻響函數(shù)的模態(tài)參數(shù)結(jié)果與仿真結(jié)果對比63-65
• 4.6 本章小結(jié)65-66
• 第五章 大型數(shù)控dZ銑床基于靈敏度分析的輕量化設(shè)計66-76
• 5.1 基于靈敏度分析的優(yōu)化設(shè)計66-68
• 5.1.1 靈敏度分析基本原理66-67
• 5.1.2 靈敏度分析公式67
• 5.1.3 靈敏度分析應(yīng)用67-68
• 5.2 機床結(jié)構(gòu)的輕量化分析方案68-72
• 5.2.1 數(shù)控機床的結(jié)構(gòu)分析68
• 5.2.2 立柱的靈敏度計算68-71
• 5.2.3 滑座的靈敏度計算71-72
• 5.3 機床結(jié)構(gòu)輕量化設(shè)計72-74
• 5.3.1 確定優(yōu)化設(shè)計三要素72-74
• 5.4 結(jié)果討論74
• 5.5 本章小結(jié)74-76
• 第六章 總結(jié)與展望76-78
• 6.1 研究內(nèi)容總結(jié)76
• 6.2 研究展望76-78
• 參考文獻78-81
• 攻讀碩士學位期間的學術(shù)活動及成果情況81

【參考文獻】

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本文編號：984125