大型數(shù)控螺紋磨床的動態(tài)及熱特性分析與結(jié)構(gòu)優(yōu)化.pdf

1、本文所分析的十米大型數(shù)控螺紋磨床是國家科技重大專項《大型、精密、高效、數(shù)控螺紋加工設(shè)備》(2009ZX04001-171-02)的主要研制產(chǎn)品,床身長達12.8米,整體結(jié)構(gòu)復(fù)雜特殊,體積和重量較大,且過去學(xué)者大多針對普通磨床進行分析研究,極少涉及到這種特殊類型的磨床,因此,對這種特殊類型磨床進行基于ANSYS的關(guān)鍵部件靜、動、熱態(tài)特性分析優(yōu)化以及考慮結(jié)合面的整機靜動態(tài)特性分析具有實際的工程價值。床身、拖板和頭架是影響磨床動態(tài)性能的三大關(guān)

2、鍵部件,通過對這些關(guān)鍵零部件的模態(tài)分析,識別結(jié)構(gòu)薄弱環(huán)節(jié),以模態(tài)固有頻率的提高作為主要優(yōu)化指標(biāo),進行結(jié)構(gòu)優(yōu)化以改善動態(tài)性能。結(jié)構(gòu)優(yōu)化后表明：床身、拖板、頭架的-階固頻較原結(jié)構(gòu)分別提高了35.46％、13.71%、9.9%,且床身質(zhì)量減小了7.85%,從而有效地實現(xiàn)了零部件的動態(tài)性能改善和結(jié)構(gòu)輕量化設(shè)計。砂輪架主軸系統(tǒng)的熱變形是影響機床加工精度的主要原因之一,根據(jù)傳熱學(xué)基礎(chǔ)理論,對砂輪架主軸系統(tǒng)進行考慮接觸熱阻的穩(wěn)態(tài)熱分析和熱結(jié)構(gòu)耦合分析

3、,得到主軸系統(tǒng)的溫度場分布以及熱變形。分析表明:主軸的前端部熱變形量最大,主軸溫度基本上均勻分布,主軸的靜剛度滿足要求。
　　 本文在關(guān)鍵部件動態(tài)和熱態(tài)特性分析的基礎(chǔ)上,采用彈簧阻尼單元模擬結(jié)合面的接觸,應(yīng)用吉村允孝法進行結(jié)合面參數(shù)識別,建立基于結(jié)合面特性的磨床整機有限元模型并進行靜態(tài)、模態(tài)和諧響應(yīng)分析,然后對各關(guān)鍵部件結(jié)構(gòu)改進后的整機進行動態(tài)特性分析,并研究結(jié)合面剛度對關(guān)鍵部件結(jié)構(gòu)改進后的整機動態(tài)特性的影響,針對影響較大的結(jié)合