動梁龍門機床方滑枕動靜態(tài)特性分析及優(yōu)化設(shè)計.pdf

1、作為工作母機，機床是現(xiàn)在機械制造業(yè)的關(guān)鍵設(shè)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(yīng)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(shè)計普遍停留在經(jīng)驗和類比的傳統(tǒng)設(shè)計階段，設(shè)計趨于保守，且設(shè)計片面注重靜態(tài)特性，對于動態(tài)特性不夠重視，設(shè)計水平較低，難以達到機床設(shè)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(jié)國內(nèi)外機床動靜態(tài)分析與結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計、振動測試的研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)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(jié)構(gòu)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(shè)計，并利用動態(tài)信號采集分析系統(tǒng)對其進行了實驗?zāi)B(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(jié)

3、構(gòu)進行了實驗?zāi)B(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(jié)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(jié)構(gòu)進行靜態(tài)特性分析，得出其整體變形量與第一主應(yīng)力最大的位置與大小;對方滑枕的關(guān)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(yīng)力、一階固有頻率為優(yōu)化目標

4、，對方滑枕結(jié)構(gòu)進行變尺寸優(yōu)化設(shè)計;對優(yōu)化后的方滑枕結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(jié)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(jié)構(gòu)振動的主要振源，并提出了相應(yīng)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(jié)構(gòu)剛度較弱的環(huán)節(jié)，并提出了改進