基于ansys的數(shù)控鉆床的有限元分析及優(yōu)化

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1、6．3．3優(yōu)化后床身模態(tài)計(jì)算結(jié)果分析??????????????????????．576．4工作臺(tái)有限元模態(tài)分析????????一?????????????????586．4．1工作臺(tái)有限元模型的建立及計(jì)算????????????????一????．586．4．2工作臺(tái)模態(tài)結(jié)果分析????????????????????．．．．?????．．586．4．3優(yōu)化后工作臺(tái)模態(tài)計(jì)算結(jié)果分析?????????????????????．6l6．5小結(jié)?????????????????????????????????

2、?．61第七章總結(jié)與展望?????????????????????j????????．627．1全文總結(jié)????????????????????????????????．627．2展望??????????????????????????????????．63參考文獻(xiàn)??????????????????????????????????64致謝???????????一????????????????????????．67攻讀學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文??????????????????????????68／--西大

3、掌碩士掌位論文基于ANSYS的數(shù)控鉆床的有限元分析及優(yōu)化～1．1課題研究的目的和意義第一章緒論隨著國(guó)內(nèi)工業(yè)的快速發(fā)展，市場(chǎng)對(duì)機(jī)床的需求量越來(lái)越大，對(duì)機(jī)床的加工性能要求也越來(lái)越高，同時(shí)，對(duì)機(jī)床生產(chǎn)企業(yè)來(lái)說(shuō)既是機(jī)遇也是挑戰(zhàn)。某型立式數(shù)控鉆床是某機(jī)床生產(chǎn)企業(yè)的暢銷(xiāo)產(chǎn)品之一，同時(shí)是市面上競(jìng)爭(zhēng)比較激烈的一種型式。該型號(hào)立式數(shù)控鉆床是采用傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)對(duì)比進(jìn)行的：從簡(jiǎn)化的力學(xué)模型和經(jīng)驗(yàn)出發(fā)，認(rèn)為某處強(qiáng)度、剛度不夠就加大尺寸，沒(méi)有進(jìn)行詳細(xì)的設(shè)計(jì)計(jì)算。為此，在設(shè)計(jì)階段，難以準(zhǔn)確評(píng)價(jià)機(jī)床的靜動(dòng)態(tài)性能和結(jié)構(gòu)的優(yōu)劣，

4、甚至造成的結(jié)果是結(jié)構(gòu)動(dòng)靜態(tài)性能的降低，其它的結(jié)果是結(jié)構(gòu)尺寸加大，造成材料的浪費(fèi)等。而現(xiàn)代機(jī)床產(chǎn)品正朝著高速、高效、高精度、高性能、低成本、低能耗的“四高-tg．”的要求發(fā)展，傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法無(wú)法滿(mǎn)足現(xiàn)代機(jī)床的設(shè)計(jì)要求。在隨著數(shù)值分析方法不斷完善和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展的背景下，有限元分析(簡(jiǎn)稱(chēng)FEA)法則為解決這些復(fù)雜的計(jì)算和分析問(wèn)題提供了有效的途徑，該方法應(yīng)用于復(fù)雜的結(jié)構(gòu)時(shí)，無(wú)需對(duì)結(jié)構(gòu)做太多簡(jiǎn)化，．就可以計(jì)算出產(chǎn)品各部件在設(shè)計(jì)載荷作用下的變形及應(yīng)力，其特點(diǎn)是計(jì)算速度快、精度高u1，且能較好地符合工程或結(jié)構(gòu)的實(shí)際

5、情況。用有限元方法進(jìn)行設(shè)計(jì)、分析和仿真機(jī)床的靜動(dòng)念特性正是現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法在工程中的應(yīng)用。當(dāng)前，在工程實(shí)踐中，有限元計(jì)算分析與計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(簡(jiǎn)稱(chēng)CAD)系統(tǒng)的集成應(yīng)用使工程設(shè)計(jì)水平發(fā)生了翻天覆地的變化，主要體現(xiàn)在縮短設(shè)計(jì)和分析的周期、減少設(shè)計(jì)成本、提高產(chǎn)品和工程的可靠性及采用優(yōu)化設(shè)計(jì)方法降低材料的消耗或成本等方面?。當(dāng)今，F(xiàn)EA在工程設(shè)計(jì)和分析中得到越來(lái)越廣泛的重視，從簡(jiǎn)單的陸路交通工具(比如自行車(chē)、三輪車(chē)等)到太空飛行器(比如航天飛機(jī)、衛(wèi)星等)的設(shè)計(jì)制造都有有限元分析計(jì)算的影子。它使得機(jī)械設(shè)計(jì)過(guò)程大為縮短

6、，產(chǎn)品的精度及可靠性大大提高，給機(jī)械設(shè)計(jì)帶來(lái)了廣闊的前景¨叫1。機(jī)床的結(jié)構(gòu)具有復(fù)雜的特點(diǎn)：基礎(chǔ)部件在忽略局部細(xì)節(jié)的情況下，可看成是帶有孔的不同規(guī)格的板、加強(qiáng)筋和梁的組合，而部件之間又存在多種連接方式，傳統(tǒng)的分析計(jì)算方法得到的靜動(dòng)態(tài)性能結(jié)果可能很保守。機(jī)床的靜態(tài)特性包括有整機(jī)和機(jī)床基礎(chǔ)零部件的靜態(tài)變形，動(dòng)態(tài)特性有整機(jī)和主要部件的固有頻率及其相應(yīng)的振型和強(qiáng)迫振動(dòng)時(shí)的響應(yīng)等。機(jī)床結(jié)構(gòu)的靜、動(dòng)態(tài)特性對(duì)機(jī)床加工性能有著重大的影響，不僅影響機(jī)床的使、’～廣’西大學(xué)碩士掌位論文．基于ANSYS的數(shù)控鉆床的有p艮元分析及

7、優(yōu)1匕用壽命、加工精度“兒引，也影響機(jī)床高效率性能的發(fā)揮。因此，鉆床結(jié)構(gòu)的研究和動(dòng)靜態(tài)特性的有限元分析，對(duì)于在滿(mǎn)足鉆床原有工作性能的情況下優(yōu)化鉆床結(jié)構(gòu)、降低鉆床的重量有著十分重要的指導(dǎo)意義。1．2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢(shì)機(jī)床的加工性能與其靜動(dòng)態(tài)性能緊密相關(guān)，事實(shí)證明，隨著機(jī)床加工性能的不斷提高，對(duì)機(jī)床靜、動(dòng)態(tài)性能的要求也愈來(lái)愈高nql。床身及立柱是機(jī)床的重要基礎(chǔ)部件，因此床身及立柱的靜動(dòng)態(tài)性能直接影響到機(jī)床的加工精度。在國(guó)內(nèi)外的機(jī)床行業(yè)研究中，有限元分析和優(yōu)化在機(jī)床上的應(yīng)用已經(jīng)越來(lái)越廣泛。1．2．1有限

8、元單元法在機(jī)床結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)分析和優(yōu)化研究近年來(lái)，機(jī)床動(dòng)態(tài)特性分析方法有了很大的發(fā)展，機(jī)床動(dòng)力學(xué)特性的研究進(jìn)入了一個(gè)新的階段。在國(guó)外，2001年，AMSharannl利用阻尼單元對(duì)車(chē)床主軸彈性支承進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析；YCShin臨1利用有限元法對(duì)機(jī)床高速主軸齒輪進(jìn)行接觸分析。在國(guó)內(nèi)，江蘇工學(xué)院的碩士生付華在他的《主軸部件的動(dòng)態(tài)特性分析及動(dòng)力修改》的學(xué)位論文中，把試驗(yàn)?zāi)B(tài)分析與有限元計(jì)算方法相結(jié)合，對(duì)主軸部件進(jìn)行了動(dòng)態(tài)特性分析，找出薄弱細(xì)