数控铣床整机有限元分析及结构优化

发布时间：2021-11-24 22:57

　　随着我国工业化进程的不断深入,使得对高精、高效的数控机床的需求不断加大。由于传统的经验、类比等设计方法已无法满足现代制造业发展的要求,故使用更加科学的优化理论、方法对高档机床进行设计已然成为当务之急。本文以某型数控铣床为研究对象,利用现代设计、分析方法在机床设计阶段对机床的结构系统进行了全面的动静态性能分析,并采用现代优化算法和软件对机床的关键零部件进行了分析优化。应用SolidWorks三维造型设计软件建立了XK719数控铣床机床的三维数模。在三维结构设计的基础上,运用有限元分析软件对XK719数控铣床进行了关键零部件及整机的有限元建模,并对机床的关键零部件和整机结构分别进行了静力学分析、模态分析和谐响应分析。利用分析的结果,考核了机床结构的静态刚度、强度以及动态特性,从而发现了初始设计方案中机床结构的薄弱环节,为机床的结构优化设计提供了科学的依据。本文采用了两种优化策略对机床结构进行优化。第一种方法是利用有限元软件包中的优化模块,以结构质量和第1、2阶固有频率为目标函数,以机床零件结构壁厚为设计变量,首先通过灵敏度分析找出对结构特性影响灵敏度高的设计变量,然后对结构进行尺寸优化。第... 

【文章来源】：长春工业大学吉林省

【文章页数】：79 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 课题背景及意义
    1.2 国内外研究现状
    1.3 课题来源
    1.4 论文研究内容
    1.5 本章小结
第二章 有限元及结构优化理论基础
    2.1 有限元理论基础
    2.2 建模软件介绍
    2.3 结构优化理论基础
    2.4 本章小结
第三章 数控铣床静动态分析
    3.1 数控铣床的简介
    3.2 数控铣床模型的建立
    3.3 数控铣床的静力分析
    3.4 数控铣床的模态分析
    3.5 数控铣床的谐响应分析
    3.6 本章小结
第四章 数控铣床的结构优化
    4.1 优化设计的数学模型
    4.2 基于灵敏度分析的尺寸优化
    4.3 基于试验设计与数理统计的尺寸优化
    4.4 本章小结
第五章 总结与展望
    5.1 结论
    5.2 展望
致谢
参考文献
作者简介
攻读硕士期间的研究成果


【参考文献】：
期刊论文
[1]实验设计与近似模型结合下的副车架结构轻量化优化[J]. 朱剑峰,林逸,史国宏,寇宏滨,姜欣,王水莹.  汽车工程. 2015(02)
[2]基于多学科优化设计方法的白车身轻量化[J]. 王登峰,卢放.  吉林大学学报(工学版). 2015(01)
[3]龙门加工中心立柱性能分析与拓扑优化设计[J]. 杨彩芳,殷国富,苏龙.  组合机床与自动化加工技术. 2013(02)
[4]基于结合面的大型螺纹磨床整机静动态特性优化[J]. 王禹林,吴晓枫,冯虎田.  振动与冲击. 2012(20)
[5]基于响应面方法的车辆多目标协同优化[J]. 刘士士,谷正气,伍文广,米承继,梁小波,彭国谱.  中南大学学报(自然科学版). 2012(07)
[6]基于自适应响应面的多边形坯料形状优化设计[J]. 刘玉琳,陈文亮,鲍益东,王小平.  江苏大学学报(自然科学版). 2012(03)
[7]轻量化车身车顶抗压设计优化[J]. 张伟,张鲲鹏,戴轶.  计算机辅助工程. 2012(02)
[8]基于ANSYS Workbench的主轴箱有限元分析及优化设计[J]. 周孜亮,王贵飞,丛明.  组合机床与自动化加工技术. 2012(03)
[9]基于灵敏度分析的机床轻量化设计[J]. 郭垒,张辉,叶佩青,段广洪.  清华大学学报(自然科学版). 2011(06)
[10]基于HyperStudy的乘员约束系统参数优化[J]. 雷刚,罗强,刘意.  重庆理工大学学报(自然科学). 2011(05)

硕士论文
[1]大型数控镗铣床轻量化设计与研究[D]. 朱俊.合肥工业大学 2015
[2]HDL-50加工中心关键件静动态特性分析及结构优化设计[D]. 李珊珊.大连理工大学 2014
[3]基于机床整机刚度特性的床身结构优化设计[D]. 叶志明.大连理工大学 2013
[4]高速卧式加工中心床身的轻量化设计研究[D]. 宋冬冬.兰州理工大学 2012
[5]FWV-6A立式加工中心动静态特性分析及优化设计[D]. 姜衡.华南理工大学 2011
[6]机床滑动结合面特征参数识别分析与研究[D]. 王泽林.北京工业大学 2011
[7]YK20100磨齿机主要部件的有限元分析及结构优化设计[D]. 王宇奇.中南大学 2009



本文编号：3516913