精密數(shù)控螺母磨床的動-靜-熱態(tài)特性分析與優(yōu)化.pdf

1、性能良好的數(shù)控螺母磨床是加工高品質(zhì)滾珠絲杠副螺母的前提和基礎(chǔ)，這就要求螺母磨床不僅要具有良好的靜態(tài)特性，還須具備良好的動態(tài)和熱態(tài)特性。本課題以某型號數(shù)控內(nèi)螺紋磨削加工中心為研究對象，基于ANSYS有限元分析軟件對該磨床關(guān)鍵零部件及整機(jī)進(jìn)行了動/靜/熱態(tài)特性分析與結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計。
　　 文章主要以提高結(jié)構(gòu)動剛度并盡量降低質(zhì)量為目標(biāo)，分別對床身、頭架和工作臺下臺面等關(guān)鍵部件進(jìn)行了動、靜態(tài)特性研究。首先基于模態(tài)分析識別結(jié)構(gòu)的薄弱環(huán)節(jié)，然

2、后制定多種結(jié)構(gòu)改進(jìn)方案，最后采用方案對比的方法得出綜合優(yōu)化方案。床身綜合優(yōu)化方案的一階固有頻率與原結(jié)構(gòu)相比提高了16.7％，床身質(zhì)量下降1.36％，最大位移變形降低了22.1％，且受力均勻;頭架和下臺面的綜合優(yōu)化方案也均達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。此外，分別利用有限元法和動態(tài)測試法對兩種不同材料磨桿進(jìn)行了動態(tài)特性分析，研究表明9Mn2V磨桿的低階固有頻率均高于鎢基粉末合金磨桿，9Mn2V磨桿具有更高的臨界轉(zhuǎn)速，但其各階的最大振動變形量均大于鎢基粉末合

3、金磨桿;兩種方法得到的磨桿固有頻率的誤差很小，證明建立的有限元模型很好的反映了實際機(jī)械結(jié)構(gòu)。
　　 磨床工作臺采用直線電機(jī)直接驅(qū)動，直線電機(jī)發(fā)熱和導(dǎo)軌滑塊滾動摩擦生熱對上臺面熱特性產(chǎn)生較大影響，據(jù)此，基于熱-結(jié)構(gòu)耦合方法對上臺面進(jìn)行仿真，得到了力熱耦合條件下下臺面的溫度、位移和應(yīng)力分布云圖，結(jié)果表明上臺面的整體溫升在3℃左右，最大熱變形為38.7μm，這與靜力分析所得最大變形量相差不大，但熱力耦合分析時的整體變形量和等效應(yīng)力值均