螺旋桨铣磨复合机床动态特性分析及其结构参数优化

发布时间：2020-06-27 08:12

【摘要】：螺旋桨是轮船中必不可少的驱动部件,它的精度会影响到整个轮船的行驶,要想得到质量更好的螺旋桨就得使用可靠性、抗振性和稳定性更好的数控机床来加工螺旋桨。本文研究的是整体螺旋桨铣磨复合机床,其加工的螺旋桨叶片面积大,精度要求较高,在实际生产过程中应尽量避免机床发生变形或振动,因此,本文基于机床静动态特性分析结果与结构优化技术设计出一种综合性能更好的机床结构,改善机床加工质量,提高生产效率,节约生产成本。本文结合横向项目“整体螺旋桨铣磨复合机床控制系统及软件开发”课题,在ADAMS中建立了螺旋桨加工机床整机的虚拟模型,并对其进行相关的运动学、动力学分析,然后在ANSYS中对机床开展了静、动态特性分析以及机床零部件的结构优化。主要完成的工作内容如下:首先分析了螺旋桨铣磨复合机床的结构特点,应用了虚拟样机技术在ADAMS中对机床建立了简化的虚拟三维样机,并模拟机床实际运动过程得到数控机床的运动学、动力学性能,验证机床是否会发生运动干涉以及指导驱动电机的型号选择等。然后结合了有限元分析理论与机床加工螺旋桨时的实际工况,应用ANSYS Workbench软件对加工机床进行静力学分析得到了机床的位移变形云图以及整机的应力云图;在软件中对机床进行的模态、谐响应分析得到机床的主要模态及对应振型,还建立了模态测试系统对机床进行了相关模态实验验证了软件中仿真分析的准确性,通过这些分析结果,可以为机床薄弱环节的辨识提供参考依据。最后应用了ANSYS workbench中的优化模块对机床薄弱部件中的磨头杆、立柱及其底座进行结构参数优化,得到性能更好的机床结构,使得机床的加工质量提升,重量减少,还降低了机床的生产制造成本。
【学位授予单位】：重庆理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：U671;U664.33
【图文】：

图 1.1 整体螺旋桨 图 1.2 螺旋桨加工机床1.3 国内外研究现状螺旋桨是船舶行业中的关键动力部件，具有大直径，复杂曲面型面和高精度要求，加工螺旋桨与加工自由曲面一样都是机械制造中比较难加工的，因为近年来科学技术的不断发展，数控技术被广泛地应用在曲面类零件加工中，从而大大地改变了传统手工落后的生产形势。用 CNC 机床加工曲面类零件通常在三轴 CNC 机床上进行，但对于形状结构很复杂的曲面类部件，只能使用四坐标或五坐标联动数控加工中心，使用五坐标数控机床时，因为机床本身自由度的增加，可以根据工件的表面形态确定最合适的刀具空间姿态。现如今，数控机床的加工性能已满足大部分机械领域中的制造需求，我们现在更加地重视起来数控机床的动态和静态特性，对机床进行静动态特性的研究可以了解到机床的刚度、强度、振动、噪声、热变形等等，根据预测分析结果优化机床获得综合

图 1.1 整体螺旋桨 图 1.2 螺旋桨加工机床1.3 国内外研究现状螺旋桨是船舶行业中的关键动力部件，具有大直径，复杂曲面型面和高精度要求，加工螺旋桨与加工自由曲面一样都是机械制造中比较难加工的，因为近年来科学技术的不断发展，数控技术被广泛地应用在曲面类零件加工中，从而大大地改变了传统手工落后的生产形势。用 CNC 机床加工曲面类零件通常在三轴 CNC 机床上进行，但对于形状结构很复杂的曲面类部件，只能使用四坐标或五坐标联动数控加工中心，使用五坐标数控机床时，因为机床本身自由度的增加，可以根据工件的表面形态确定最合适的刀具空间姿态。现如今，数控机床的加工性能已满足大部分机械领域中的制造需求，我们现在更加地重视起来数控机床的动态和静态特性，对机床进行静动态特性的研究可以了解到机床的刚度、强度、振动、噪声、热变形等等，根据预测分析结果优化机床获得综合

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本文编号：2731566