文档介绍：兰州理工大学
硕士学位论文
数控立式车床立柱的有限元分析及优化设计
姓名:尹纪强
申请学位级别:硕士
专业:机械设计及理论
指导教师:胡世军
20100519
摘要的静动刚度、动态特性、精度保持性及加工工艺性,降低成本获得较高的经济效在对型数控立式车床的立柱结构进行实体建模的基础上,对其进行随着机械工程技术的发展,装备制造、交通运输、石油化工、航空航天及国防军工等对数控机床的需要越来越大,要求也显著提高。为了保证机床具有良好益,需要在机床的设计过程中,对机床的结构进行动力学仿真,以便能准确的发现薄弱环节,实现机床结构的动态设计和优化。立柱作为弹性系统的元素之一,它直接影响零件表面成形运动轨迹的准确性,因此它的静动态性能将直接影响零件的加工精度、表面质量和车床的生产率。本文以型数控立式车床的立柱为研究对象,研究其结构的静动态特性和提高其抗振性和稳定性的主要方法。了有限元分析,通过静力分析得到了立柱结构的位移云图和应力云图,通过模态分析得到立柱结构的前阶固有频率和振型,通过谐响应分析获得了立柱结构在简谐切削力的作用下的位移频率曲线,以此来研究其静动态特性,找出立柱结构的薄弱环节,确定需要改进的地方。针对有限元分析得出的结论,在こ谭治鋈砑卸訡褪立式车床的立柱结构进行了参数化建模,然后在保证其精度要求和动态特性条件下,本着提高经济效益、节约成本的目的,对其进行针对性的结构优化,并对优化方案进行了比较验证。关键词:立式车床;立柱;有限元分析;优化设计;数控立式车床立柱的有限元分析及优化设计
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插图索引疎零件建立方式流程图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.型数控车床整体结构示意图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图立柱的实体模型⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..图立柱的侧向剖视实体模型⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图立柱的孪蚱适邮堤迥P汀图立柱结构的有限元模型⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..图铣削力的合力与分力⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图立柱结构受力情况示意图⋯⋯⋯⋯⋯⋯.图立柱结构载荷分布图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..图总体位移云图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.较蛭灰圃仆肌较蛭灰圃仆肌图⒅峁褂αΨ植荚仆前上方图⒅峁褂αΨ植荚仆后上方图第一阶模态相对位移云图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.图第二阶模态相对位移云图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图第三阶模态相对位移云图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..图第四阶模态相对位移云图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图第五阶模态相对位移云图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.图第六阶模态相对位移云图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图第七阶模态相对位移云图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.图第八阶模态相对位移云图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图第九阶模态相对位移云图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.图谑啄L喽晕灰圃仆肌图体载荷信息示意图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..、较蛭灰葡煊η、较蛭灰葡煊η⋯⋯⋯⋯⋯⋯图优化设计数据流向图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图型数控车床外观图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..械牧⒅峁鼓P汀应力输出图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..图图立柱节点数控市式车床立柱的有限元分析及优化设计
图立柱结构的参数化建模⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..图最大应力的收敛曲线图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图侧壁值的变化曲线图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一图后壁值的变化曲线图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。图体积的收敛曲线图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯硕十学位论文
附表索引数控立式车床的主要技术参数⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯表立柱节点位移计算结果⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯表立柱结构前十阶固有频率、振幅及振型描述⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.表立柱最优设计序列表最终方案与原始结构静力计算比较⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯表最终方案与原始结构固有频率比较⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。表数控立式车床立样的有限元分析及优化设计
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