動梁龍門機床方滑枕動靜態(tài)特性分析及優(yōu)化設計.pdf

1、作為工作母機，機床是現(xiàn)在機械制造業(yè)的關鍵設備。隨著制造業(yè)的高速發(fā)展，機床在裝備制造、交通運輸、石油化工、航空航天及國防軍工等方面均得到了廣泛的應用，對其性能、品質(zhì)、數(shù)量的要求也越來越高，機床行業(yè)的發(fā)展狀況已經(jīng)成為衡量國家工業(yè)化水平和綜合國力的重要標志。我國是機床消費與生產(chǎn)大國，但不是機床制造強國，機床的設計普遍停留在經(jīng)驗和類比的傳統(tǒng)設計階段，設計趨于保守，且設計片面注重靜態(tài)特性，對于動態(tài)特性不夠重視，設計水平較低，難以達到機床設計制造發(fā)

2、展高速、高效、高精度與高柔性化的要求。
　　本文在總結國內(nèi)外機床動靜態(tài)分析與結構優(yōu)化設計、振動測試的研究現(xiàn)狀的基礎上，以GMB系列動梁龍門鏜銑加工中心的主要零部件之一的方滑枕結構為研究對象，利用有限元分析軟件ANSYS Workbench對其進行了有限元模態(tài)分析、靜態(tài)特性分析與優(yōu)化設計，并利用動態(tài)信號采集分析系統(tǒng)對其進行了實驗模態(tài)分析與工作狀態(tài)下的振動分析，具體研究工作內(nèi)容如下:
　　首先，利用動態(tài)信號采集分析系統(tǒng)對方滑枕結

3、構進行了實驗模態(tài)分析，確定了其前六階模態(tài)頻率與振型，并與有限元模態(tài)分析結果對比研究，優(yōu)化并確定了有限元分析中邊界條件的施加方法，完善了方滑枕的有限元模型。
　　其次，借助于有限元分析軟件ANSYS Workbench對方滑枕結構進行靜態(tài)特性分析，得出其整體變形量與第一主應力最大的位置與大小;對方滑枕的關鍵尺寸進行靈敏度分析，選出符合性能指標的尺寸作為優(yōu)化參數(shù)變量，以方滑枕質(zhì)量、最大整體變形量、最大第一主應力、一階固有頻率為優(yōu)化目標

4、，對方滑枕結構進行變尺寸優(yōu)化設計;對優(yōu)化后的方滑枕結構再次進行靜態(tài)特性分析，找出變形量最大的位置，進行方滑枕的局部形狀優(yōu)化，最終，實現(xiàn)方滑枕質(zhì)量減少，動靜態(tài)性能均有所改善的目標。
　　最后，對方滑枕結構進行了空運轉(zhuǎn)與銑削加工工況下的振動測試。通過對測試結果的分析，分別找出了空運轉(zhuǎn)與銑削加工工況下方滑枕結構振動的主要振源，并提出了相應的減振措施;同時，通過對各測試點的振動位移量的對比分析，找出了方滑枕結構剛度較弱的環(huán)節(jié)，并提出了改進