汽车轮毂车床动静态特性分析及优化设计
发布时间：2021-10-24 23:45
随着我国汽车行业的蓬勃发展,汽车轮毂的使用量持续增加,轮毂修复的市场进一步扩大。为了修复中高端汽车轮毂的刮擦碰撞等损伤,满足中高端汽车4S店的精准、高效修复的需要,设计和研究汽车轮毂端面加工的专用车床具有重要意义。本文中的汽车轮毂车床是一种针对铝合金汽车轮毂端面微量车削修复的专用车床,能够为机体结构完好但端面磨损、不美观、轻度伤痕的单一母线汽车轮毂进行端面微量车削,使其在不影响使用性能的基础上实现视觉美感、金属质感。本课题着眼于数控机床制造企业的生产实际,开展了对该车床的研究工作。本文进行了以下研究工作:本文分析了汽车轮毂端面车削工艺,以实际设计经验为基础,采用科学严谨的计算选型,完成了汽车轮毂车床结构设计,并在三维建模软件SolidWorks中建立三维实体模型。采用有限元分析方法,以ANSYS Workbench为工具,建立有限元模型。对典型工作位置的车床整机和关键部件进行了动静态特性分析,找出机床的薄弱环节,验证车床结构的承载安全性。采用动态信号采集系统和仪器,对汽车轮毂车床进行模态试验研究。系统地介绍了模态试验的方案、步骤及注意事项。通过试验得到了车床整机的前四阶固有频率、阻尼比...
【文章来源】：济南大学山东省
【文章页数】：60 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
研究路线流程图
济南大学硕士学位论文7第二章汽车轮毂车床结构设计及加工工艺分析2.1引言汽车在行驶过程中会遇到各种磕碰，轮毂表面容易出现划伤、擦伤、残缺等损坏及变形，而且汽车轮毂经过长时间使用，都会出现发黄的现象，影响轮毂的美观度。针对端面损伤或不美观、但机体结构完好的汽车轮毂，可以通过汽车轮毂端面修复改善轮毂的美观程度[43-44]。进行轮毂修复加工的机床种类众多，分别实现不同类型的修复功能，本汽车轮毂车床主要用于单一母线汽车轮毂端面的微量车削加工，以消除表面损伤，达到端面光洁靓丽。2.2汽车轮毂切削加工工艺分析本汽车轮毂车床对轮毂端面进行微量车削，在不影响其使用性能的基础上，使轮毂的表面恢复其天然的金属质感，清洁靓丽的外观，闪耀的光泽，强烈的视觉美感，恢复其动感风采。轮毂加工前后效果如图2.1所示。加工前加工后图2.1轮毂加工前后效果汽车轮毂端面微量车削工艺具有以下优势：与喷涂、抛光、电镀等进行表面处理相比，更加环保无污染，而且经过微量车削的汽车轮毂，反射光线有规律，从中心向外散射，更加美观、靓丽。传统的轮毂端面修复往往采用通用卧式车床加工，铝合金轮毂修复专用立式车床与之相比，具有装夹轮毂方便、轮毂尺寸不受限等优势。传统轮毂端面车削机床的再车削工艺多采用人工取点，效率低，大多依靠工人师傅经验完成，本专用设备自动化程度高，能避免人为操作的失误，快速实现轮毂表面曲线探测和数据采集，
济南大学硕士学位论文9此，该汽车轮毂车床采用龙门式结构布局，能够加工的轮毂范围更为广泛，一体化铸造床身，空间占用少，还能起到减震吸震的作用，简单稳定，不易产生震动，提高了加工精度[47]。本汽车轮毂车床主要由轮毂扫描系统、电气控制系统、主轴传动系统、进给系统、床身等组成，车床结构布局如图2.2所示。本文针对车床结构进行研究，分析车床机体的动静态特性，并从车床机体角度提出改进方案。图2.2汽车轮毂车床结构布局2.3.1主轴传动系统在主轴传动系统中，电动机提供动力，依靠同步带进行传动，带动主轴旋转，如图2.3所示。车床的主轴采用空心阶梯轴，两组轴承的应用能够很好的保证卡盘的平面度和同轴度,能够保证在公差的允许范围之内。同步带传动结构简单，价格便宜，而且具有良好的吸震性能，能够保护主轴与电动机之间的平稳运转。图2.3主轴系统在电机选择过程中，要根据电动机的转矩特性进行选择。在电机通过驱动主轴过程中，起初主轴驱动转速不断加大，但此时处于恒转矩状态，但随着主轴转速的不断升高，转矩开始下降，逐渐趋于恒功率状态，在此情况下，机床开始平稳工作。经设计计算得，立柱进给系统铸造床身主轴传动系统横梁进给系统刀架系统轮毂卡盘
【参考文献】：
期刊论文
[1]中国工作母机产业发展研究[J]. 王磊,卢秉恒. 中国工程科学. 2020(02)
[2]汽车轮毂的损伤处理工艺分析[J]. 燕寒. 汽车维护与修理. 2020(02)
[3]基于拓扑优化方法的机床立柱轻量化设计[J]. 张璐,杨洋,李嘉豪,刘轶,杜文强. 机械. 2019(12)
[4]基于响应面法的机床螺栓结合部刚度辨识与动力学建模[J]. 杨闪闪,王玲,殷勤,殷国富. 工程科学与技术. 2019(06)
[5]精密卧式加工中心立柱综合性能优化设计及分析[J]. 陈宇,朱守琴. 机械设计与研究. 2019(04)
[6]中国机床工业40年[J]. 陈惠仁. 经济导刊. 2019(02)
[7]对高速电主轴静刚度的测试及分析[J]. 黄孟丽,张长. 机床与液压. 2018(08)
[8]铝合金汽车轮毂及其生产方式分析[J]. 郭耀文,陈启超,李磊. 科技创新导报. 2018(12)
[9]数控机床回转工作台综合性能测试技术研究[J]. 周晓琳,苟卫东,李积元,黎园亮. 青海大学学报. 2018(02)
[10]基于多目标的机床结构优化设计研究[J]. 邱文瀛,张建富,郁鼎文,曹宇中,杜海涛. 组合机床与自动化加工技术. 2018(02)
博士论文
[1]我国装备制造业技术创新模式研究[D]. 商小虎.上海社会科学院 2013
硕士论文
[1]铣钻攻一体化机床开发[D]. 周恒.吉林大学 2019
[2]ADI数控车床动态特性技术研究[D]. 傅扬威.河南科技大学 2019
[3]汽车轮毂表面修复数控工艺软件开发[D]. 詹建刚.华中科技大学 2018
[4]汽车制动盘生产线专用数控车床设计与研究[D]. 段元成.长春工业大学 2017
[5]LG24轮毂车床关键零件的设计分析与优化[D]. 张立群.山东科技大学 2017
[6]结构试验模态分析系统设计[D]. 刘浩.重庆大学 2017
[7]面向用户需求的数控加工中心动态设计系统研究及软件实现[D]. 张瑞亮.河北工业大学 2016
[8]我国数控机床行业的整体发展及国际竞争力分析[D]. 连昱.对外经济贸易大学 2016
[9]多学科优化方法在数控机床设计中的应用研究[D]. 宋建军.上海大学 2016
[10]双刀立式数控法兰车床的设计与优化[D]. 王海龙.浙江工业大学 2014
本文编号：3456228
【文章来源】：济南大学山东省
【文章页数】：60 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
研究路线流程图
济南大学硕士学位论文7第二章汽车轮毂车床结构设计及加工工艺分析2.1引言汽车在行驶过程中会遇到各种磕碰，轮毂表面容易出现划伤、擦伤、残缺等损坏及变形，而且汽车轮毂经过长时间使用，都会出现发黄的现象，影响轮毂的美观度。针对端面损伤或不美观、但机体结构完好的汽车轮毂，可以通过汽车轮毂端面修复改善轮毂的美观程度[43-44]。进行轮毂修复加工的机床种类众多，分别实现不同类型的修复功能，本汽车轮毂车床主要用于单一母线汽车轮毂端面的微量车削加工，以消除表面损伤，达到端面光洁靓丽。2.2汽车轮毂切削加工工艺分析本汽车轮毂车床对轮毂端面进行微量车削，在不影响其使用性能的基础上，使轮毂的表面恢复其天然的金属质感，清洁靓丽的外观，闪耀的光泽，强烈的视觉美感，恢复其动感风采。轮毂加工前后效果如图2.1所示。加工前加工后图2.1轮毂加工前后效果汽车轮毂端面微量车削工艺具有以下优势：与喷涂、抛光、电镀等进行表面处理相比，更加环保无污染，而且经过微量车削的汽车轮毂，反射光线有规律，从中心向外散射，更加美观、靓丽。传统的轮毂端面修复往往采用通用卧式车床加工，铝合金轮毂修复专用立式车床与之相比，具有装夹轮毂方便、轮毂尺寸不受限等优势。传统轮毂端面车削机床的再车削工艺多采用人工取点，效率低，大多依靠工人师傅经验完成，本专用设备自动化程度高，能避免人为操作的失误，快速实现轮毂表面曲线探测和数据采集，
济南大学硕士学位论文9此，该汽车轮毂车床采用龙门式结构布局，能够加工的轮毂范围更为广泛，一体化铸造床身，空间占用少，还能起到减震吸震的作用，简单稳定，不易产生震动，提高了加工精度[47]。本汽车轮毂车床主要由轮毂扫描系统、电气控制系统、主轴传动系统、进给系统、床身等组成，车床结构布局如图2.2所示。本文针对车床结构进行研究，分析车床机体的动静态特性，并从车床机体角度提出改进方案。图2.2汽车轮毂车床结构布局2.3.1主轴传动系统在主轴传动系统中，电动机提供动力，依靠同步带进行传动，带动主轴旋转，如图2.3所示。车床的主轴采用空心阶梯轴，两组轴承的应用能够很好的保证卡盘的平面度和同轴度,能够保证在公差的允许范围之内。同步带传动结构简单，价格便宜，而且具有良好的吸震性能，能够保护主轴与电动机之间的平稳运转。图2.3主轴系统在电机选择过程中，要根据电动机的转矩特性进行选择。在电机通过驱动主轴过程中，起初主轴驱动转速不断加大，但此时处于恒转矩状态，但随着主轴转速的不断升高，转矩开始下降，逐渐趋于恒功率状态，在此情况下，机床开始平稳工作。经设计计算得，立柱进给系统铸造床身主轴传动系统横梁进给系统刀架系统轮毂卡盘
【参考文献】：
期刊论文
[1]中国工作母机产业发展研究[J]. 王磊,卢秉恒. 中国工程科学. 2020(02)
[2]汽车轮毂的损伤处理工艺分析[J]. 燕寒. 汽车维护与修理. 2020(02)
[3]基于拓扑优化方法的机床立柱轻量化设计[J]. 张璐,杨洋,李嘉豪,刘轶,杜文强. 机械. 2019(12)
[4]基于响应面法的机床螺栓结合部刚度辨识与动力学建模[J]. 杨闪闪,王玲,殷勤,殷国富. 工程科学与技术. 2019(06)
[5]精密卧式加工中心立柱综合性能优化设计及分析[J]. 陈宇,朱守琴. 机械设计与研究. 2019(04)
[6]中国机床工业40年[J]. 陈惠仁. 经济导刊. 2019(02)
[7]对高速电主轴静刚度的测试及分析[J]. 黄孟丽,张长. 机床与液压. 2018(08)
[8]铝合金汽车轮毂及其生产方式分析[J]. 郭耀文,陈启超,李磊. 科技创新导报. 2018(12)
[9]数控机床回转工作台综合性能测试技术研究[J]. 周晓琳,苟卫东,李积元,黎园亮. 青海大学学报. 2018(02)
[10]基于多目标的机床结构优化设计研究[J]. 邱文瀛,张建富,郁鼎文,曹宇中,杜海涛. 组合机床与自动化加工技术. 2018(02)
博士论文
[1]我国装备制造业技术创新模式研究[D]. 商小虎.上海社会科学院 2013
硕士论文
[1]铣钻攻一体化机床开发[D]. 周恒.吉林大学 2019
[2]ADI数控车床动态特性技术研究[D]. 傅扬威.河南科技大学 2019
[3]汽车轮毂表面修复数控工艺软件开发[D]. 詹建刚.华中科技大学 2018
[4]汽车制动盘生产线专用数控车床设计与研究[D]. 段元成.长春工业大学 2017
[5]LG24轮毂车床关键零件的设计分析与优化[D]. 张立群.山东科技大学 2017
[6]结构试验模态分析系统设计[D]. 刘浩.重庆大学 2017
[7]面向用户需求的数控加工中心动态设计系统研究及软件实现[D]. 张瑞亮.河北工业大学 2016
[8]我国数控机床行业的整体发展及国际竞争力分析[D]. 连昱.对外经济贸易大学 2016
[9]多学科优化方法在数控机床设计中的应用研究[D]. 宋建军.上海大学 2016
[10]双刀立式数控法兰车床的设计与优化[D]. 王海龙.浙江工业大学 2014
本文编号：3456228
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