基于有限元方法的超硬工具磨床床身分析設計與優(yōu)化.pdf

1、計算機技術的快速發(fā)展使得有限元分析在機械設計與研究中得到了廣泛的應用。在機床設計與制造領域，運用計算機動力學仿真與CAE技術可以在機床開發(fā)試制之前對其零部件的工作情況和各項性能展開分析，通過與有限元方法的結合有效地對機床性能進行分析與優(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。運用CAE和有限元方法對床身進行靜態(tài)結構與動態(tài)特性的分析并對其內部結構進行優(yōu)化。在使用CAD軟件Solidworks對床身進

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

3、根據(jù)其自身特點，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構參數(shù):床身側壁厚度，筋板高度，筋板厚度進行固有頻率靈敏度分析，適當?shù)亟档土巳椊Y構的參數(shù)值，并在床身最薄弱部位添加兩條加強筋。再次進行性能分析并與改進前進行對比，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，因此在拓撲優(yōu)化中，著重對提升床身結構剛度進行優(yōu)化設計。
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