某金屬增材制造設備移動橫梁的強度分析及結構改進.pdf

1、目前增材制造技術發(fā)展迅速，并得到了廣泛的應用。此外，隨著大尺寸金屬功能零部件增材制造技術的不斷發(fā)展，新型金屬增材制造設備的研發(fā)已成為趨勢。由于該類設備結構尺寸龐大，且工況復雜，為了保證打印質量（精度），對其結構進行強度分析與改進設計具有重要意義。本課題以某金屬3D打印機的移動橫梁為研究對象，采用有限元分析和兩種結構改進方案，對該移動橫梁進行了強度分析和結構改進?；谟邢拊ǖ幕舅枷?，本文著重從移動橫梁的有限元模型建立、強度分析及結構改

2、進三個方面展開。
　　1.用Pro/E軟件建立移動橫梁的幾何模型，并通過ANSYS軟件對幾何模型進行實體分割處理。采用映射網格和自由網格相結合的劃分方式對分割后的移動橫梁進行網格劃分以完成有限元模型的建立。
　　2.基于打印機的工作原理及移動橫梁的工況，簡化移動橫梁的物理模型，并根據力學及機械設計等相關理論，建立該移動橫梁的力學模型并求解之。建立移動橫梁局部坐標系以確定加載位置及約束面的坐標表示，通過ANSYS分析軟件完成有

3、限元求解，并分析移動橫梁在預定的10個工況下的應力分布狀態(tài)。
　　3.本文最后提出兩種改進方案（配重法和柔性杠桿法）以解決提升絲杠驅動機構受力不平衡及移動橫梁應力過大且存在波動等問題。通過分析比較，決定采用柔性杠桿法作為最終的改進方案。
　　改進結果表明：通過該改進方案，直線導軌在 x方向的作用載荷由改進前的550.27kN通過改進減小為501.11kN，在y方向的作用載荷由改進前的102.9kN通過改進減小為0。提升絲杠驅