文档介绍：东南大学
硕士学位论文
磨床砂轮修整器结构的有限元分析及优化的研究
姓名:田冠伟
申请学位级别:硕士
专业:机械制造及其自动化
指导教师:汤文成
20030301
磨床砂轮修整器结构的有限元分析及优化的研究
摘要
有限元分折和结构优化等技术的应用,对缩短产品开发周期、提高可靠性、降低
制造成本、增强企业竞争力具有重要意义。本文以无锡的两套磨床砂轮修整器为研究对象,
利用大型通用有限元分析软件作为分析工具,进行有限元建模和机械性能分析,并
根据分析结果进行形状尺寸和结构的优化设计。
论文对无锡机床厂的两套磨床砂轮修整器分别进行了有限元建模分析,并根据模型计算
分析结果对两种砂轮修整器进行了优化设计。为计算磨床砂轮修整器的结构刚度,先
将该修整器分解成回转头、会转轴、回转座等结构,分别进行了建模和线弹性刚度计算。同
时为考虑轴承支撑对结构的刚度影响又根据传统的经验公式对轴承支撑的刚度进行了计算,
并在回转轴建模时将支撑刚度影响考虑进去。在计算无心磨床砂轮修整器的结构刚度时,先
对上滑座、导向体和中拖板三部分建模,并计算了静态方面的特性。然后在修改导向体模型
的基础上,进一步计算了导向体的动态特性对导向体进行了模态分析和谐响应分析。
根据模型的分析结果和结构的薄弱环节对两种磨床砂轮修整器分别进行了优化。在对
砂轮修整器的优化中对回转头增加了肋板加强装置,对回转轴部分,进行了支撑和载
荷作用点位置优化。对于无心磨床砂轮修整器,由于其建模计算结果表明该结构的砂轮修整
器刚度等机械性能不好,对结构应做大的改变。根据砂轮修整器的结构弱点以及工作特点,
改进了砂轮修整器的结构。优化结果表明,改进后的结构优化结果非常显著达到了优化的目
的。
关键词砂轮修整器、结构优化、有限元分析,动态分析
丁

,
学位论文独创性声明六
本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成
果。尽我所知,除了文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其他人已经发表
或撰写过的研究成果,也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过
的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并
表示了谢意。
‘二、价弘
敬石一兰兰止生士二日期
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研究生院办理。
签名导师签名油乡日期
东南大学硕士学位论文
第一章绪论
有限元发展的现实背景及其应用价值
现代业的进步,完全得力于计算机科技的突飞猛进,因此由世纪进入世纪,引导人类科
技再次的进步将是与计算机技术的结合的科技。而计算机软件的应用与发展也得力于计算机科技的进
步,将计算机、计算机软件用于产品的开发、设计、分析与制造。己经成为近代工业提升竞争力的主
要方法。以技术为核心基础的先进制造技术已成为当前制造业发展的重要技术保证。
现在激烈的市场竞争要求产品设计制造更新快、性能价格比高,促使许多国家和企业都把发展
拉术作为制造业的发展战略。
我国曾大力推广技术,随着企业应用的普及,工程技术人员己逐步甩掉图板,企业的
绘图和造型技术水平得到了提高。但是包括产品性能设计分析和结构优化的技术的应用还处于起
步阶段。的技术种类很多,这其中包括有限元法,边界元法
等。每一种方法各有其应用的领域,而其中的有限元法应用的领
域越来越广,现在己应用于结构力学包括线性与非线性、结构动力学、热力学、流体力学、电路
学、电磁学等,而越来越多的发展更结合不同的领域,象流体与结构力学的结合,电路学与电磁学的
结合,使的发展越来越迅速,应用也越来越广泛。
传统的工业皆依据个人的经验累计而成,同时以经验作出初步的设计,再由此初步的设计去做出
原始模型,再做出成品。成品完成后,便进行实验以确保产品的可靠性,而此种方法基本上称为试误
法,即初级成品经测试不能满足工程或质量的需求时,再回去修改原设计图,再作试
品然后再作测试。但此种方法费时且成本相当高。若使用,则在设计图完成后即连接。作各
式各样的分析,井且导入最优化〔成品,即可在短时间内完成产品。
依靠经验设计和