某金屬增材制造設(shè)備移動(dòng)橫梁的強(qiáng)度分析及結(jié)構(gòu)改進(jìn).pdf

1、目前增材制造技術(shù)發(fā)展迅速，并得到了廣泛的應(yīng)用。此外，隨著大尺寸金屬功能零部件增材制造技術(shù)的不斷發(fā)展，新型金屬增材制造設(shè)備的研發(fā)已成為趨勢(shì)。由于該類設(shè)備結(jié)構(gòu)尺寸龐大，且工況復(fù)雜，為了保證打印質(zhì)量（精度），對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行強(qiáng)度分析與改進(jìn)設(shè)計(jì)具有重要意義。本課題以某金屬3D打印機(jī)的移動(dòng)橫梁為研究對(duì)象，采用有限元分析和兩種結(jié)構(gòu)改進(jìn)方案，對(duì)該移動(dòng)橫梁進(jìn)行了強(qiáng)度分析和結(jié)構(gòu)改進(jìn)。基于有限元法的基本思想，本文著重從移動(dòng)橫梁的有限元模型建立、強(qiáng)度分析及結(jié)構(gòu)改

2、進(jìn)三個(gè)方面展開。
　　1.用Pro/E軟件建立移動(dòng)橫梁的幾何模型，并通過ANSYS軟件對(duì)幾何模型進(jìn)行實(shí)體分割處理。采用映射網(wǎng)格和自由網(wǎng)格相結(jié)合的劃分方式對(duì)分割后的移動(dòng)橫梁進(jìn)行網(wǎng)格劃分以完成有限元模型的建立。
　　2.基于打印機(jī)的工作原理及移動(dòng)橫梁的工況，簡化移動(dòng)橫梁的物理模型，并根據(jù)力學(xué)及機(jī)械設(shè)計(jì)等相關(guān)理論，建立該移動(dòng)橫梁的力學(xué)模型并求解之。建立移動(dòng)橫梁局部坐標(biāo)系以確定加載位置及約束面的坐標(biāo)表示，通過ANSYS分析軟件完成有

3、限元求解，并分析移動(dòng)橫梁在預(yù)定的10個(gè)工況下的應(yīng)力分布狀態(tài)。
　　3.本文最后提出兩種改進(jìn)方案（配重法和柔性杠桿法）以解決提升絲杠驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)受力不平衡及移動(dòng)橫梁應(yīng)力過大且存在波動(dòng)等問題。通過分析比較，決定采用柔性杠桿法作為最終的改進(jìn)方案。
　　改進(jìn)結(jié)果表明：通過該改進(jìn)方案，直線導(dǎo)軌在 x方向的作用載荷由改進(jìn)前的550.27kN通過改進(jìn)減小為501.11kN，在y方向的作用載荷由改進(jìn)前的102.9kN通過改進(jìn)減小為0。提升絲杠驅(qū)