動(dòng)梁龍門(mén)機(jī)床方滑枕動(dòng)靜態(tài)特性分析及優(yōu)化設(shè)計(jì).pdf

1、作為工作母機(jī)，機(jī)床是現(xiàn)在機(jī)械制造業(yè)的關(guān)鍵設(shè)備。隨著制造業(yè)的高速發(fā)展，機(jī)床在裝備制造、交通運(yùn)輸、石油化工、航空航天及國(guó)防軍工等方面均得到了廣泛的應(yīng)用，對(duì)其性能、品質(zhì)、數(shù)量的要求也越來(lái)越高，機(jī)床行業(yè)的發(fā)展?fàn)顩r已經(jīng)成為衡量國(guó)家工業(yè)化水平和綜合國(guó)力的重要標(biāo)志。我國(guó)是機(jī)床消費(fèi)與生產(chǎn)大國(guó)，但不是機(jī)床制造強(qiáng)國(guó)，機(jī)床的設(shè)計(jì)普遍停留在經(jīng)驗(yàn)和類(lèi)比的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)階段，設(shè)計(jì)趨于保守，且設(shè)計(jì)片面注重靜態(tài)特性，對(duì)于動(dòng)態(tài)特性不夠重視，設(shè)計(jì)水平較低，難以達(dá)到機(jī)床設(shè)計(jì)制造發(fā)

2、展高速、高效、高精度與高柔性化的要求。
　　本文在總結(jié)國(guó)內(nèi)外機(jī)床動(dòng)靜態(tài)分析與結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)、振動(dòng)測(cè)試的研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，以GMB系列動(dòng)梁龍門(mén)鏜銑加工中心的主要零部件之一的方滑枕結(jié)構(gòu)為研究對(duì)象，利用有限元分析軟件ANSYS Workbench對(duì)其進(jìn)行了有限元模態(tài)分析、靜態(tài)特性分析與優(yōu)化設(shè)計(jì)，并利用動(dòng)態(tài)信號(hào)采集分析系統(tǒng)對(duì)其進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)?zāi)B(tài)分析與工作狀態(tài)下的振動(dòng)分析，具體研究工作內(nèi)容如下:
　　首先，利用動(dòng)態(tài)信號(hào)采集分析系統(tǒng)對(duì)方滑枕結(jié)

3、構(gòu)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)?zāi)B(tài)分析，確定了其前六階模態(tài)頻率與振型，并與有限元模態(tài)分析結(jié)果對(duì)比研究，優(yōu)化并確定了有限元分析中邊界條件的施加方法，完善了方滑枕的有限元模型。
　　其次，借助于有限元分析軟件ANSYS Workbench對(duì)方滑枕結(jié)構(gòu)進(jìn)行靜態(tài)特性分析，得出其整體變形量與第一主應(yīng)力最大的位置與大小;對(duì)方滑枕的關(guān)鍵尺寸進(jìn)行靈敏度分析，選出符合性能指標(biāo)的尺寸作為優(yōu)化參數(shù)變量，以方滑枕質(zhì)量、最大整體變形量、最大第一主應(yīng)力、一階固有頻率為優(yōu)化目標(biāo)

4、，對(duì)方滑枕結(jié)構(gòu)進(jìn)行變尺寸優(yōu)化設(shè)計(jì);對(duì)優(yōu)化后的方滑枕結(jié)構(gòu)再次進(jìn)行靜態(tài)特性分析，找出變形量最大的位置，進(jìn)行方滑枕的局部形狀優(yōu)化，最終，實(shí)現(xiàn)方滑枕質(zhì)量減少，動(dòng)靜態(tài)性能均有所改善的目標(biāo)。
　　最后，對(duì)方滑枕結(jié)構(gòu)進(jìn)行了空運(yùn)轉(zhuǎn)與銑削加工工況下的振動(dòng)測(cè)試。通過(guò)對(duì)測(cè)試結(jié)果的分析，分別找出了空運(yùn)轉(zhuǎn)與銑削加工工況下方滑枕結(jié)構(gòu)振動(dòng)的主要振源，并提出了相應(yīng)的減振措施;同時(shí)，通過(guò)對(duì)各測(cè)試點(diǎn)的振動(dòng)位移量的對(duì)比分析，找出了方滑枕結(jié)構(gòu)剛度較弱的環(huán)節(jié)，并提出了改進(jìn)