基于分形接觸的車床靜態(tài)特性分析.pdf

1、靜態(tài)性能是機(jī)床的最基本技術(shù)指標(biāo)，良好的靜態(tài)性能是保證機(jī)床加工精度的重要因素。本課題來源于國(guó)家科技支撐計(jì)劃“機(jī)床輕量化設(shè)計(jì)的‘概念-單元’技術(shù)與應(yīng)用”(NO.2011BAF11B03)。
　　本文首先介紹了來源課題的國(guó)際、國(guó)內(nèi)和行業(yè)背景以及研究意義;并總結(jié)概括了表面接觸模型和有限元靜態(tài)性能分析的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀。論述了本論文涉及到的有限單元法、分形理論以及分形接觸理論。
　　以臥式車床為研究對(duì)象，建立力學(xué)模型求解零部件之間結(jié)合面

2、的載荷分布。建立固定結(jié)合面、軸承結(jié)合面和滾珠絲杠結(jié)合面等效模型并且求解相關(guān)的等效參數(shù)。對(duì)基于分形接觸模型的虛擬材料等效參數(shù)進(jìn)行無量綱化求解和分析，得到如下結(jié)論:隨著結(jié)合面法向載荷的增大，真實(shí)的接觸面積也隨之增大，從而虛擬材料的彈性模量和切變模量也增大。隨著結(jié)合面切向載荷的增大，虛擬材料的切變模量減小。在相同法向載荷條件下，隨著分形維數(shù)的增大，虛擬材料的彈性模量和切變模量也隨之增大;而隨著尺寸系數(shù)的增大，虛擬材料的彈性模量和切變模量卻隨之

3、減小。
　　使用Pro/E和Ansys軟件對(duì)車床整機(jī)進(jìn)行有限元建模和靜態(tài)性能分析計(jì)算，結(jié)果顯示采用虛擬材料等效固定結(jié)合面時(shí)整機(jī)X向靜剛度為56631N/mm，不采用時(shí)為61368N/mm，說明固定結(jié)合面對(duì)臥式車床整機(jī)靜剛度的影響不能忽略。根據(jù)試驗(yàn)規(guī)范對(duì)車床整機(jī)進(jìn)行靜剛度試驗(yàn)并對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得到靜剛度平均值為31850N/mm，線性擬合相關(guān)系數(shù)平均值為0.99565，斜率和截距標(biāo)準(zhǔn)差平均值分別為6.8965e-7和0.0021