文档介绍：合肥工业大学
硕士学位论文
基于有限元分析的大型落地数控镗铣床立柱的设计与优化
姓名:杨牧原
申请学位级别:硕士
专业:机械制造及其自动化
指导教师:韩江
20090401
基于有限元分析的大型落地数控镗铣床立柱的设计与优化摘要随着现代工业和科学技术的发展,机床产品也日益向着高速、高效、高精度和自动化方向发展,良好的结构动态性能要求己经成为产品开发设计中的重要优化指标之一。以有限元方法和模态分析理论为支撑的现代设计方法,己经成为现代机床设计发展的必然趋势。本文首先综述了课题的背景和意义以及国内外的研究现状,并指出了用有限元方法进行机床设计和改进的新思路和重要意义,为后续的研究工作奠定了理论基础。选取了煨腿砑和有限元分析软件⒘肆⒅结构的有限元模型,进而对整体立柱结构进行了静、动态特性分析,在此基础上优选出静、动态性能较为优越的十字型筋板布局方案。然后通过改变壁板厚度和筋板的厚度以及高度,对整体立柱进行了灵敏度分析,表明改变这三类参数对立柱的动态特性影响不大。应用拓扑优化设计方法,最终确定了立柱的优化结构。在机床的图纸设计阶段,运用有限元理论和模态分析理论,对机床结构的静、动态性能做出分析预测并运用优化设计方法进行优化,对于新机床工作性能的改善、加工精度的提高、开发周期的缩短和产品竞争力的增强无疑是十分重要的。关键词:数控镗铣床,立柱结构,静态分析,模态分析,拓扑优化
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数控落地镗铣床三维P汀图ぷ髁鞒掏肌图立柱结构的P汀械牧⒅峁鼓P汀应力输出图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..图立柱结构的有限元模型⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图立柱结构受力情况⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.图用于静力分析的立柱和主轴箱有限元模型⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..图铣削情况下立柱结构位移云图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图钻削情况下立柱结构位移云图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图铣削情况下立柱结构应力分布云图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..图晗髑榭鱿铝⒅峁褂αΨ植荚仆肌图籰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⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.图街纸畎褰峁剐问健图立柱中的三种结构参数⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图槊舳仁疽馔肌图改进前后固有频率对比图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.图慕昂蟾斩榷员韧肌图仄擞呕峁芏仍仆肌图勘旰樟补掏肌图针对拓扑优化结果改进的立柱⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图拓扑优化前后立柱刚度对比图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图拓扑优化后立柱变形云图诚髑榭鱿⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.仄擞呕罅⒅湫卧仆钻削情况下插图清单图卜图
数控落地镗铣床嵋<际醪问表诚鞴た鱿碌那邢髁扑闾跫表巯鞴た鱿碌那邢髁扑闾跫表晗鞴た鱿碌那邢髁扑闾跫表⒅峁构逃衅德省⒄穹罢裥兔枋觥表街植煌畎褰峁剐问较铝⒅木蔡匦员冉稀表街植煌畎褰峁剐问较铝⒅亩匦员冉稀表格清单表卜
学位论文者签名:矗碱“学位论文作者签字::釜暮萄嗝州邵承琴蝗伍五,跋勾工作单位:两李礅孥土隍瓠挚耋拥工气砩所布限电话:蟛籫兰梢越宦畚牡娜ú炕虿糠致畚哪谌荼嗳胗泄厥菘饨屑焖鳎梢圆捎糜坝⑺跤』蛏昱T鹿θ独创性声明学位论文版权使用授权书签字目期:年挛也不包含为获得金目巴兰些厶堂国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘,允许论文被查阅或借阅。本人授权金日巴工些太旮仔本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知,除了文中特别加以标志和致谢的地方外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果,或其他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已在论文中作了明确的说明并表示谢意。本学位论文作者完全了解金胆王些太堂有关保留、使用学位论文的规定,有权保留并向描等复制手段保存、汇编学位论文。C艿难宦畚脑诮饷芎笫视帽臼谌ㄊ导师签名:签字日期:邮编:≯
致谢师的指导与帮助,在此表示感谢。特别感谢我的好伙伴兼好朋友一一孟超、姚本文的研究工作是在导师韩江教授的精心指导和亲切关怀下完成的。从课题的选择、研究、设计、完成,直到论文的撰写、修改的每一个环节无不倾注了韩老师的心血。韩老师渊博的学识、谦虚的品格、忘我的敬业精神以及严谨的治学态度令我受益终生,同时,韩老师热情谦和的待人方式、认真求实的处事准则更给我留下了深刻的印象。在整个课题研究过程中从韩老师那里所感受的、所学到的东西将永远留在我的记忆中,并将