多功能复合机床静动态特性分析及优化
发布时间：2022-02-11 18:13
多功能复合机床作为高端数控机床的一种,正以其独特的优势被广泛应用于生产制造中,已成为现代制造业的核心装备之一。随着多功能复合加工技术向高速度、高精度、高稳定性的方向发展,对机床结构静动态性能要求也越来越高。为此,对多功能复合机床的静动态特性分析及优化已经成为现代机床虚拟样机设计中不可或缺的环节。本文以自行研制的多功能复合机床为研究对象,采用理论模型分析、有限元模拟仿真、结构优化设计等方法,对机床整机进行静动态特性分析,寻找薄弱零部件,并对其进行结构优化设计,提高了机床的静动态性能。主要研究内容如下:（1）建立多功能复合机床三维模型,计算车削、铣削、滚削三种工况下整机的受力情况,并对模型进行静态仿真分析,对比机床在各工况下的变形和应力,为机床静态薄弱零件辨识及优化提供参考。（2）基于广义空间动态分析理论,针对该机床多轴联动,多种工况的特点,首先对参考位姿下的机床进行模态和谐响应分析,然后模拟仿真各轴运动过程中机床模态信息的变化情况,获取结构耦合作用对机床动态特性的影响规律,从而进一步判断影响机床结构耦合动态特性的关键零部件,为机床动态薄弱零件辨识及优化提供参考。（3）对动静态薄弱零部件立...
【文章来源】：兰州理工大学甘肃省
【文章页数】：66 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
多功能复合机床展示图
硕士学位论文第 2 章 多工况下机床静态特性分析与薄弱辨识结构静态特性对机床加工精度、切削稳定性以及结构可靠性有着重要影响，基于 ANSYS Workbench 平台，对机床进行静态特性分析，以得到整机在车铣削、滚削三种典型工况下的变形和应力情况，从而辨识出机床的静态薄弱件，为后续的优化工作提供参考。多功能复合机床介绍本文研究对象为自行研制的多功能复合机床，其主机体系结构采用模块化设以某立式铣床作为主机本体，选配可倾斜回转工作台、车削动力头及四方刀功能部件，集成重组、数控化改造，低成本构筑而成，集数控车削、铣削、、攻丝、滚齿等多种工序为一体。
车削加工图 (b) 曲面铣削加工图 (c) 滚齿加工图图 2.2 车削、曲面铣削与滚齿加工示意图2.2 结构静力学分析基础2.2.1 有限元分析理论有限法（Finite Element Method，FEM）是一种将力学、应用数学和计算机技术相结合的现代计算方法，是当今工程分析中应用最广泛的数值分析方法之一。有限元法的基本思路是将物体结构离散为有限个单元，这些单元节点承受与实际载荷等效的节点力，然后根据力的平衡条件以及变形协调条件把这些单元重新组合求解[42]。有限元分析的基本步骤可以概括如下[42,43]。（1）建立研究对象的近似简化模型。研究对象的建模过程主要依据基础实验和实际观测结果，需要大量的相关学科领域知识，在进行有限元分析时很难把研究对象的所有细节都囊括进来，因此需要进行不同程度的合理简化。（2）将研究对象分割成有限数量单元。从整体上对研究对象系统进行分析较为困难，因此需要把对象系统划分成有限个形式相同相对简单的组成部分，这个过程也称为离散化。（3）离散单元分析。建立各离散单元节点位移和载荷之间的关系式。如应
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于神经网络建模的机床滑动结合面动态特性参数识别[J]. 朱坚民,周亚南,何丹丹,郑洲洋. 振动与冲击. 2018(07)
[2]食物链传导响应算法在齿轮箱优化中的应用[J]. 王京涛,陆金桂,王邦祥,赵东波. 计算机集成制造系统. 2019(01)
[3]我国数控机床的发展趋势与对策[J]. 郭静. 时代农机. 2017(08)
[4]基于响应面方法的数控机床空间动态特性研究[J]. 邓聪颖,刘蕴,殷国富,王玲,林丽君. 工程科学与技术. 2017(04)
[5]大型复合数控机床的研发现状与前景展望[J]. 刘世豪,赵伟良. 制造技术与机床. 2017(06)
[6]机床横梁结构神经网络与算法优化研究[J]. 金俊尉,楼佩煌,钱晓明,武星. 机械科学与技术. 2016(09)
[7]复合加工机床的开发及发展[J]. 焦彬,顾海,孙健华,王贵成. 机床与液压. 2016(11)
[8]CCMT2016复合机床大盘点[J]. 庞雪. 金属加工(冷加工). 2016(11)
[9]面向机床整机动态性能的立柱结构优化设计研究[J]. 刘成颖,谭锋,王立平,蔡钊勇. 机械工程学报. 2016(03)
[10]滚齿机主轴-立柱动态特性分析[J]. 李特,芮执元,胡赤兵,刘军,王蕊. 机床与液压. 2015(19)
博士论文
[1]不确定汽车盘式制动器系统的稳定性分析与优化[D]. 吕辉.湖南大学 2016
硕士论文
[1]车铣复合机床静动态特性分析及结构优化[D]. 李鹏鹏.西安理工大学 2018
[2]基于Workbench的螺旋堆取料机取料装置有限元分析及优化设计[D]. 刘伟江.山东建筑大学 2018
[3]某重型汽车车架结构抗疲劳轻量化设计[D]. 单喜乐.湖南大学 2018
[4]QYJ-16型卧式加工中心床身结构的静动态特性分析及优化设计[D]. 张业成.兰州理工大学 2017
[5]基于改进NSGA2算法的给水管网多目标优化设计[D]. 魏静.北京工业大学 2016
[6]数控铣床整机有限元分析及结构优化[D]. 张疆平.长春工业大学 2016
[7]架空输电线路主动防舞器仿真分析与拓扑优化[D]. 吴成智.北京理工大学 2015
[8]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
[9]半球谐振子抛光机床结构性能分析与静动态特性优化[D]. 于霖.哈尔滨工业大学 2013
[10]DL-20MST数控机床关键零部件结构优化设计[D]. 王洪川.大连理工大学 2013
本文编号：3620730
【文章来源】：兰州理工大学甘肃省
【文章页数】：66 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
多功能复合机床展示图
硕士学位论文第 2 章 多工况下机床静态特性分析与薄弱辨识结构静态特性对机床加工精度、切削稳定性以及结构可靠性有着重要影响，基于 ANSYS Workbench 平台，对机床进行静态特性分析，以得到整机在车铣削、滚削三种典型工况下的变形和应力情况，从而辨识出机床的静态薄弱件，为后续的优化工作提供参考。多功能复合机床介绍本文研究对象为自行研制的多功能复合机床，其主机体系结构采用模块化设以某立式铣床作为主机本体，选配可倾斜回转工作台、车削动力头及四方刀功能部件，集成重组、数控化改造，低成本构筑而成，集数控车削、铣削、、攻丝、滚齿等多种工序为一体。
车削加工图 (b) 曲面铣削加工图 (c) 滚齿加工图图 2.2 车削、曲面铣削与滚齿加工示意图2.2 结构静力学分析基础2.2.1 有限元分析理论有限法（Finite Element Method，FEM）是一种将力学、应用数学和计算机技术相结合的现代计算方法，是当今工程分析中应用最广泛的数值分析方法之一。有限元法的基本思路是将物体结构离散为有限个单元，这些单元节点承受与实际载荷等效的节点力，然后根据力的平衡条件以及变形协调条件把这些单元重新组合求解[42]。有限元分析的基本步骤可以概括如下[42,43]。（1）建立研究对象的近似简化模型。研究对象的建模过程主要依据基础实验和实际观测结果，需要大量的相关学科领域知识，在进行有限元分析时很难把研究对象的所有细节都囊括进来，因此需要进行不同程度的合理简化。（2）将研究对象分割成有限数量单元。从整体上对研究对象系统进行分析较为困难，因此需要把对象系统划分成有限个形式相同相对简单的组成部分，这个过程也称为离散化。（3）离散单元分析。建立各离散单元节点位移和载荷之间的关系式。如应
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于神经网络建模的机床滑动结合面动态特性参数识别[J]. 朱坚民,周亚南,何丹丹,郑洲洋. 振动与冲击. 2018(07)
[2]食物链传导响应算法在齿轮箱优化中的应用[J]. 王京涛,陆金桂,王邦祥,赵东波. 计算机集成制造系统. 2019(01)
[3]我国数控机床的发展趋势与对策[J]. 郭静. 时代农机. 2017(08)
[4]基于响应面方法的数控机床空间动态特性研究[J]. 邓聪颖,刘蕴,殷国富,王玲,林丽君. 工程科学与技术. 2017(04)
[5]大型复合数控机床的研发现状与前景展望[J]. 刘世豪,赵伟良. 制造技术与机床. 2017(06)
[6]机床横梁结构神经网络与算法优化研究[J]. 金俊尉,楼佩煌,钱晓明,武星. 机械科学与技术. 2016(09)
[7]复合加工机床的开发及发展[J]. 焦彬,顾海,孙健华,王贵成. 机床与液压. 2016(11)
[8]CCMT2016复合机床大盘点[J]. 庞雪. 金属加工(冷加工). 2016(11)
[9]面向机床整机动态性能的立柱结构优化设计研究[J]. 刘成颖,谭锋,王立平,蔡钊勇. 机械工程学报. 2016(03)
[10]滚齿机主轴-立柱动态特性分析[J]. 李特,芮执元,胡赤兵,刘军,王蕊. 机床与液压. 2015(19)
博士论文
[1]不确定汽车盘式制动器系统的稳定性分析与优化[D]. 吕辉.湖南大学 2016
硕士论文
[1]车铣复合机床静动态特性分析及结构优化[D]. 李鹏鹏.西安理工大学 2018
[2]基于Workbench的螺旋堆取料机取料装置有限元分析及优化设计[D]. 刘伟江.山东建筑大学 2018
[3]某重型汽车车架结构抗疲劳轻量化设计[D]. 单喜乐.湖南大学 2018
[4]QYJ-16型卧式加工中心床身结构的静动态特性分析及优化设计[D]. 张业成.兰州理工大学 2017
[5]基于改进NSGA2算法的给水管网多目标优化设计[D]. 魏静.北京工业大学 2016
[6]数控铣床整机有限元分析及结构优化[D]. 张疆平.长春工业大学 2016
[7]架空输电线路主动防舞器仿真分析与拓扑优化[D]. 吴成智.北京理工大学 2015
[8]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
[9]半球谐振子抛光机床结构性能分析与静动态特性优化[D]. 于霖.哈尔滨工业大学 2013
[10]DL-20MST数控机床关键零部件结构优化设计[D]. 王洪川.大连理工大学 2013
本文编号：3620730
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