基于有限元分析的機械產(chǎn)品結(jié)構(gòu)動態(tài)設計及其工程應用.pdf

1、機械產(chǎn)品向高速、高效、精密、輕量化和自動化方向發(fā)展，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)日趨復雜，對工作性能的要求越來越高。為使這些產(chǎn)品安全可靠地工作，其結(jié)構(gòu)系統(tǒng)必須具有良好的靜、動態(tài)特性。我們期望在設計階段就能了解未來產(chǎn)品的各種靜、動態(tài)性能，并根據(jù)要求對結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化改進，避免產(chǎn)品樣機的反復試制、測試及改進過程。為此，本文以結(jié)構(gòu)動態(tài)設計為主要研究路線，尋求結(jié)構(gòu)參數(shù)的最佳組合，使產(chǎn)品動、靜態(tài)特性在設計階段就能最佳化。本文分為上下兩篇。 上篇以機床為研究對象，

2、對結(jié)構(gòu)動態(tài)設計的原理、方法進行研究，并以數(shù)控弧齒銑齒機Y603B為例進行了結(jié)構(gòu)動態(tài)設計，主要研究內(nèi)容如下： 1.綜述了機械產(chǎn)品結(jié)構(gòu)動態(tài)設計及動態(tài)試驗相關(guān)技術(shù)的發(fā)展狀況，闡述課題提出的目的和意義，明確本文研究的主要內(nèi)容； 2.闡述機械結(jié)構(gòu)的變量化設計技術(shù)，研究基于有限元方法的結(jié)構(gòu)變量化動態(tài)設計原理、內(nèi)容。通過基于元結(jié)構(gòu)和框架結(jié)構(gòu)優(yōu)化的方法，成功地對數(shù)控機床床身和立柱等大件結(jié)構(gòu)進行變量化靜、動態(tài)優(yōu)化設計，證明變量化優(yōu)化結(jié)構(gòu)參

3、數(shù)的可行性和高效性； 3.基于決定機床動態(tài)特性的基本參數(shù)，提出力封閉環(huán)長度最短、環(huán)節(jié)最少等十條機床結(jié)構(gòu)動態(tài)設計的基本原則，對指導機床結(jié)構(gòu)設計具有實用價值； 4.對數(shù)控弧齒銑齒機Y603B運用試驗分析與有限元建模分析相結(jié)合的方法進行結(jié)構(gòu)動態(tài)設計研究，綜合應用結(jié)構(gòu)變量化動態(tài)設計方法與機床結(jié)構(gòu)動態(tài)設計原則，對其進行動態(tài)設計。 下篇以敞車為研究對象，對車輛的輕量化動態(tài)設計、動力學響應分析與疲勞壽命分析做了相應的研究，主要

4、研究內(nèi)容為： 1.對輕量化動態(tài)設計方法進行研究，以敞車為研究對象，通過試驗模態(tài)分析，得出結(jié)構(gòu)的動力學參數(shù)，應用有限元分析軟件對該敝車進行建模，在與試驗結(jié)論參數(shù)對比確定模型合理后，進行強度與動態(tài)特性分析，在保持強度不降低的情況下，應用動態(tài)設計方法對其進行輕量化設計，使車體重量降低1.2噸； 2.建立車輛-軌道動力學模型，研究車輛在軌道運行時的動力學響應，并基于載荷譜應用有限元方法對集裝箱專用平車進行動力學響應分析；