基于動(dòng)態(tài)特性分析的機(jī)床結(jié)合部建模及結(jié)構(gòu)的改進(jìn)設(shè)計(jì).pdf

1、機(jī)床的發(fā)展水平和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)直接反映了一個(gè)國(guó)家制造業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)，也是國(guó)家工業(yè)化方面綜合國(guó)力的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)之一。建立機(jī)床準(zhǔn)確的動(dòng)力學(xué)模型是研究機(jī)床動(dòng)態(tài)加工特性和結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的前提和基礎(chǔ)。機(jī)床整機(jī)的動(dòng)力學(xué)特性在很大程度上都要受到機(jī)床內(nèi)各個(gè)部位螺栓結(jié)合部的影響，而螺栓結(jié)合部的建模又是難點(diǎn)問(wèn)題，研究者大多將精力放在了機(jī)床的整機(jī)建模方面，忽略了對(duì)結(jié)合部處建模方法的研究，對(duì)相關(guān)問(wèn)題的研究也不夠深入。因此探究機(jī)床螺栓結(jié)合部處的建模方法和結(jié)合部處參數(shù)識(shí)別方法具

2、有重要的工程意義和理論價(jià)值。
　　本文主要研究了含有螺栓結(jié)合部的機(jī)床動(dòng)力學(xué)模型的建模，主要包括螺栓結(jié)合部的建模過(guò)程和結(jié)合部處參數(shù)求解的過(guò)程，并對(duì)已建立好的動(dòng)力學(xué)模型進(jìn)行了結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)與分析。具體內(nèi)容如下:
　　首先，設(shè)計(jì)了簡(jiǎn)單的螺栓結(jié)合部試驗(yàn)試件，并得到實(shí)物模型以此來(lái)研究建模方法和參數(shù)識(shí)別方法。確定采用彈簧單元來(lái)建立結(jié)合部模型的方法，以彈簧單元均勻分布為基礎(chǔ)探究了彈簧單元圓周分布的建模方法，經(jīng)對(duì)比分析最終確定了圓周分布建模

3、方法的彈簧單元個(gè)數(shù)和等效直徑的大小。采用有限元仿真分析與模態(tài)試驗(yàn)相結(jié)合的方法對(duì)試驗(yàn)試件的螺栓結(jié)合部模型中彈簧單元的剛度進(jìn)行了參數(shù)識(shí)別，并通過(guò)改變預(yù)緊力矩的方式驗(yàn)證了該識(shí)別方法的正確性。
　　其次，根據(jù)吉村允孝思想，將結(jié)合部的建模方法和剛度識(shí)別方法應(yīng)用到結(jié)合部平均接觸面壓相等的機(jī)床床身地腳結(jié)合部的動(dòng)力學(xué)模型中，識(shí)別出了地腳結(jié)合部處的動(dòng)剛度值。然后對(duì)含有地腳結(jié)合部的機(jī)床進(jìn)行試驗(yàn)?zāi)B(tài)分析，對(duì)比仿真結(jié)果和實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明了誤差在允許范圍內(nèi)，即

4、證明該方法的建模和剛度識(shí)別是有效的。最終確立了含有地腳結(jié)合部的機(jī)床動(dòng)力學(xué)建模方案。
　　最后，運(yùn)用有限元分析仿真方法，對(duì)機(jī)床的床身進(jìn)行了動(dòng)力學(xué)性能的分析，確定其薄弱環(huán)節(jié)為內(nèi)部肋板，然后運(yùn)用ANSYS Workbench中的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)模塊，通過(guò)對(duì)床身中肋板尺寸和位置的分析，完成了床身結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)優(yōu)化，提高了整體的動(dòng)力學(xué)特性，減輕了床身的質(zhì)量，節(jié)約了生產(chǎn)成本。該方法可以推廣到機(jī)床其他部件的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)中，從而為機(jī)床結(jié)構(gòu)的改進(jìn)和優(yōu)化設(shè)計(jì)