基于有限元方法的超硬工具磨床床身分析設(shè)計(jì)與優(yōu)化.pdf

1、計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展使得有限元分析在機(jī)械設(shè)計(jì)與研究中得到了廣泛的應(yīng)用。在機(jī)床設(shè)計(jì)與制造領(lǐng)域，運(yùn)用計(jì)算機(jī)動力學(xué)仿真與CAE技術(shù)可以在機(jī)床開發(fā)試制之前對其零部件的工作情況和各項(xiàng)性能展開分析，通過與有限元方法的結(jié)合有效地對機(jī)床性能進(jìn)行分析與優(yōu)化。
　　本文以影響超硬工具磨床整體刃磨精度的大型部件磨床床身為研究對象。運(yùn)用CAE和有限元方法對床身進(jìn)行靜態(tài)結(jié)構(gòu)與動態(tài)特性的分析并對其內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化。在使用CAD軟件Solidworks對床身進(jìn)

2、行實(shí)體建模后將模型導(dǎo)入計(jì)算機(jī)輔助軟件AnsysWorkbench進(jìn)行有限元分析。在靜態(tài)分析過程中對床身進(jìn)行了受力分析與載荷計(jì)算。經(jīng)過運(yùn)算，最終得到了床身結(jié)構(gòu)的位移云圖與應(yīng)力分布云圖，分析了床身在極限加工條件下的最大位移與應(yīng)變情況。在對床身進(jìn)行模態(tài)分析過程中，對其前八階模態(tài)振型進(jìn)行描述，分析了床身的最大振型產(chǎn)生的原因得到了床身工作時整體薄弱環(huán)節(jié)，從而為實(shí)現(xiàn)對磨床床身的結(jié)構(gòu)優(yōu)化提供了有價值的理論依據(jù)。
　　在對床身進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化過程中，

3、根據(jù)其自身特點(diǎn)，通過靜動態(tài)特性綜合考量決定將原有米字型筋板改為十字型。隨后對影響床身性能的結(jié)構(gòu)參數(shù):床身側(cè)壁厚度，筋板高度，筋板厚度進(jìn)行固有頻率靈敏度分析，適當(dāng)?shù)亟档土巳?xiàng)結(jié)構(gòu)的參數(shù)值，并在床身最薄弱部位添加兩條加強(qiáng)筋。再次進(jìn)行性能分析并與改進(jìn)前進(jìn)行對比，發(fā)現(xiàn)其靜態(tài)特性中，床身總體變形量以及各個方向變形量均有所增加從而降低了床身的剛度，但其動態(tài)性能則保持較好，因此在拓?fù)鋬?yōu)化中，著重對提升床身結(jié)構(gòu)剛度進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。
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