树脂基矿物复合材料外圆磨床床身动态特性分析及结构优化设计
本文关键词: 树脂基矿物复合材料 外圆磨床床身 静动态特性 热态特性 拓扑优化 出处:《南京理工大学》2015年硕士论文 论文类型:学位论文
【摘要】:在机床的各个部件中,床身是非常重要的组成部分。床身作为整个机床的基础和支架,在承受载荷的同时会产生变形。伴随着现代科学技术的不断进步,传统铸铁材料床身已经难以满足机床高精度、高效率的性能要求,因而需要选择一种新型材料代替传统的铸铁材料。树脂基矿物复合材料作为一种新型材料,具有阻尼系数高、热膨胀系数小、吸振性能好、无污染、成本低等优点,在机床领域具有较大的应用前景。本文以国内某型号高精密数控外圆磨床为对象,根据磨床的工作特点和设计要求,结合树脂基矿物复合材料的特点,设计了采用树脂基矿物复合材料的外圆磨床床身结构,在对外圆磨床床身的受力情况和发热情况进行分析计算的基础上,依据有限元法对树脂基矿物复合材料床身和铸铁材料床身进行了静力学分析、模态分析、谐响应分析以及热力学分析,从而获得了两种材料床身的静动态特性以及热态特性。对比两种材料床身的分析结果可以得出结论:采用树脂基矿物复合材料的外圆磨床床身具有优良的静态特性和动态特性,并且其吸振性能和热稳定性优良。同时,论文依据树脂基矿物复合材料床身的静动态特性以及热态特性分析结果,以提高床身的各阶固有频率为优化目标,对床身结构进行了拓扑优化设计。通过对优化后的床身与原床身特性的分析和比较,可以看出:优化后的树脂基矿物复合材料床身具有更好的静动态特性以及热稳定性。
[Abstract]:In all parts of the machine tool, the bed is a very important part. As the foundation and support of the whole machine tool, the bed will deform while bearing the load. Traditional cast iron material bed can not meet the requirements of high precision and high efficiency of machine tool, so it is necessary to choose a new material instead of traditional cast iron material. As a new type of material, resin matrix mineral composite material has high damping coefficient. The thermal expansion coefficient is small, the vibration absorption performance is good, the pollution is free, the cost is low and so on, so it has a great application prospect in the field of machine tool. This paper takes a domestic high precision numerical control external circle grinder as the object, according to the work characteristic and the design request of the grinder, Combined with the characteristics of resin matrix mineral composites, the structure of the external grinding machine with resin matrix mineral composites was designed. Based on the analysis and calculation of the stress and heat of the external round grinding machine bed, Based on the finite element method, the static analysis, modal analysis, harmonic response analysis and thermodynamic analysis of resin matrix mineral composite bed and cast iron bed were carried out. The static and dynamic characteristics and thermal characteristics of the two kinds of materials bed are obtained. By comparing the analysis results of the two kinds of materials bed, it can be concluded that the external circular grinder with resin matrix mineral composite material has excellent static and dynamic characteristics. At the same time, according to the analysis results of static and dynamic characteristics and thermal characteristics of resin matrix mineral composite bed, the aim of this paper is to improve the natural frequency of the bed. Through the analysis and comparison of the characteristics of the optimized bed and the original bed, it can be seen that the optimized resin matrix mineral composite bed has better static and dynamic characteristics and thermal stability.
【学位授予单位】:南京理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TB332;TG580
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,本文编号:1544425
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