立式加工中心滾齒軸箱動(dòng)靜態(tài)特性分析及優(yōu)化設(shè)計(jì).pdf

1、機(jī)床在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中具有重要地位，機(jī)床行業(yè)水平在一定程度上反映了一個(gè)國(guó)家工業(yè)水平的高低和綜合國(guó)力的強(qiáng)弱。隨著社會(huì)的迅速發(fā)展，機(jī)床在制造業(yè)中的地位也越來(lái)越重要。我國(guó)是制造業(yè)大國(guó)，但并非制造業(yè)強(qiáng)國(guó)，國(guó)內(nèi)機(jī)床水平相比國(guó)外仍有一定差距。目前，國(guó)內(nèi)機(jī)床零部件的設(shè)計(jì)多為基于經(jīng)驗(yàn)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)完之后制造樣機(jī)，經(jīng)過(guò)實(shí)際加工測(cè)試判定所設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求。一方面，此設(shè)計(jì)模式的設(shè)計(jì)周期長(zhǎng)，且通常設(shè)計(jì)過(guò)于保守，材料利用率低，設(shè)計(jì)水平局限于設(shè)計(jì)師的經(jīng)驗(yàn)。

2、另一方面，在機(jī)床設(shè)計(jì)過(guò)程中多注重結(jié)構(gòu)靜態(tài)特性，對(duì)于結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)特性的考慮往往較少。因此，對(duì)于機(jī)床動(dòng)靜態(tài)特性的考察及將仿真方法應(yīng)用于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)顯得尤為重要。
　　本文在總結(jié)國(guó)內(nèi)外機(jī)床動(dòng)靜態(tài)特性分析、振動(dòng)特性分析及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的研究現(xiàn)狀基礎(chǔ)上，以CYK-M3加工中心的關(guān)鍵零部件之一滾齒軸箱為研究對(duì)象，通過(guò)數(shù)值仿真和實(shí)驗(yàn)測(cè)試的結(jié)合，對(duì)滾齒軸箱進(jìn)行仿真模態(tài)分析、靜力分析及拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)，具體研究?jī)?nèi)容如下:
　　首先，利用DH5922動(dòng)態(tài)信號(hào)采集

3、分析系統(tǒng)及配套軟件對(duì)滾齒軸箱進(jìn)行基于錘擊法的模態(tài)實(shí)驗(yàn)，利用有限元軟件進(jìn)行仿真模態(tài)分析，得到滾齒軸箱的前六階固有頻率及模態(tài)振型。對(duì)比實(shí)驗(yàn)與仿真結(jié)果，驗(yàn)證了實(shí)驗(yàn)結(jié)果的可靠性及仿真建模的準(zhǔn)確性。
　　其次，利用DH5922動(dòng)態(tài)信號(hào)采集分析系統(tǒng)及配套軟件對(duì)滾齒軸箱進(jìn)行空運(yùn)轉(zhuǎn)及切削條件下的振動(dòng)實(shí)驗(yàn)。通過(guò)分析振動(dòng)加速度及振動(dòng)位移結(jié)果，找出空運(yùn)轉(zhuǎn)及切削兩種狀態(tài)下的主要振源，并針對(duì)主要振源，提出相應(yīng)的減振方案?？偨Y(jié)分析機(jī)床其他可能存在的振動(dòng)因素，

4、并分別提出減振方案，為機(jī)床減振提供參考。
　　最后，借助HyperWorks仿真分析平臺(tái)對(duì)滾齒軸箱進(jìn)行結(jié)構(gòu)靜力分析，得到第一主應(yīng)力云圖及位移云圖。分析得到結(jié)構(gòu)最大應(yīng)力值及最大應(yīng)力位置，判定了結(jié)構(gòu)的安全性。分析得到結(jié)構(gòu)最大位移量及出現(xiàn)最大位移的位置，并重點(diǎn)考察了滾齒軸箱前后軸承組中心點(diǎn)處的位移量。靜力分析結(jié)果為結(jié)構(gòu)優(yōu)化提供參考。利用OptiStruct后處理軟件，以體積最小為優(yōu)化目標(biāo)，以滾齒軸箱前后端軸承組中心點(diǎn)處的位移量、最大應(yīng)力