基于结合面模型的机床整机动力学性能分析与试验研究

发布时间：2017-11-01 02:13

  本文关键词：基于结合面模型的机床整机动力学性能分析与试验研究

  更多相关文章： 数控机床 结合面 动力学性能 模态试验 多目标优化

【摘要】：以国家科技重大专项为依托,以MCH63卧式加工中心试验平台为对象,采用仿真分析和试验研究相结合的手段,围绕机床整机动力学建模与性能分析、模态试验和关键零部件的结构优化展开研究,主要包括以下几个方面：根据机床实物进行测绘,得到整机及零部件结构的简化三维模型,同时针对机床结合面的性能特点,分别研究弹簧阻尼单元结合面模型和虚拟材料层结合面模型的等效建立方法。采用Hypermesh与Ansys联合建立融入结合面刚度和阻尼参数的机床整机有限元模型,对其展开动静力学性能分析；对整机进行锤击法模态测试获取试验模态参数,通过比较虚拟材料层整机模型、弹簧阻尼单元整机模型的仿真结果与试验结果,验证整机建模的正确性,同时表明虚拟材料层整机模型比弹簧阻尼单元整机模型仿真计算结果更加准确。对移动部件处于不同工位时的整机动力学性能进行分析,借此衡量机床最佳工作位置空间；又分析了结合面建模时刚度值、弹簧阻尼单元数量及布局和虚拟材料层厚度及网格划分情况对仿真结果的影响,为整机动力学建模及性能改进提供参考。最后依据灵敏度分析法和Workbenc h中的DOE工具对立柱进行多目标参数的优化分析；并以床身分解成的元结构的尺寸参数为设计变量展开优化,找到最优性能的元结构组成床身的筋板框架,以达到对结构快速优化的目的。
【关键词】：数控机床 结合面 动力学性能 模态试验 多目标优化
【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】：TG659
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 1 绪论8-14
• 1.1 研究背景与课题来源8
• 1.2 研究目的与意义8-9
• 1.3 加工中心整机动力学性能分析及优化的研究状况9-12
• 1.3.1 加工中心结合面性能研究状况9-10
• 1.3.2 加工中心整机动力学性能仿真与试验的研究状况10-12
• 1.3.3 加工中心关键零部件结构优化的研究状况12
• 1.4 论文主要研究内容12-14
• 2 结合面等效建模研究14-25
• 2.1 机床结合面的种类及影响因素14-15
• 2.2 刚性连接整机建模15
• 2.3 弹簧阻尼单元结合面等效建模15-20
• 2.3.1 有限元软件中弹簧阻尼连接单元的选择16-17
• 2.3.2 弹簧阻尼单元结合面等效模型的建立17-20
• 2.4 虚拟材料层结合面等效建模20-24
• 2.4.1 含结合面的组合结构的动力学方程20-21
• 2.4.2 虚拟材料层的材料性能分析21-23
• 2.4.3 虚拟材料层结合面等效模型的建立23-24
• 2.5 本章小结24-25
• 3 加工中心整机动静力学仿真分析与模态试验25-44
• 3.1 加工中心整机有限元建模25-28
• 3.1.1 MCH63加工中心简介25-26
• 3.1.2 加工中心整机三维建模26-27
• 3.1.3 加工中心整机有限元模型的建立27-28
• 3.2 加工中心整机结构静力学分析28-29
• 3.3 加工中心整机结构动力学分析29-35
• 3.3.1 动力学分析基本理论29-30
• 3.3.2 整机建模中结合面参数的设置30-32
• 3.3.3 加工中心整机模态分析结果32-34
• 3.3.4 加工中心整机谐响应分析34-35
• 3.4 加工中心整机结构模态试验35-40
• 3.4.1 测试系统及方案36-38
• 3.4.1.1 激励和测量方式的选取36
• 3.4.1.2 测量点和激励点的布置36-37
• 3.4.1.3 试验设备与现场图片37-38
• 3.4.2 测试过程及参数识别38-40
• 3.4.2.1 模态试验参数设置38
• 3.4.2.2 互易性及相干性检验38-39
• 3.4.2.3 测试数据及参数识别39-40
• 3.4.3 试验模型结果验证40
• 3.5 试验与仿真结果对比40-43
• 3.6 本章小结43-44
• 4 加工中心整机动力学性能影响因素分析44-53
• 4.1 移动部件处于不同工位时对整机动力学性能的影响44-47
• 4.2 结合面刚度值对整机动力学性能的影响47-48
• 4.3 弹簧阻尼单元数量和布局对整机动力学性能的影响48-50
• 4.3.1 弹簧阻尼单元数量对仿真计算结果的影响48-49
• 4.3.2 弹簧阻尼单元布局对仿真计算结果的影响49-50
• 4.4 虚拟材料层厚度和网格划分情况对整机动力学性能的影响50-52
• 4.4.1 虚拟材料层厚度对仿真计算结果的影响50-51
• 4.4.2 网格划分情况对仿真计算结果的影响51-52
• 4.5 本章小结52-53
• 5 加工中心关键零部件结构优化53-62
• 5.1 基于灵敏度分析方法的立柱多目标参数优化53-57
• 5.1.1 立柱多目标优化设计模型53-54
• 5.1.2 立柱结构设计变量的灵敏度分析54-56
• 5.1.3 立柱结构的多目标优化结果56-57
• 5.2 基于元结构方法的床身结构优化57-60
• 5.2.1 元结构方法基本思想57-58
• 5.2.2 元结构各参数与模态频率之间关系58-60
• 5.2.3 床身优化前后结果对比60
• 5.3 改进前后整机动力学性能对比60-61
• 5.4 本章小结61-62
• 6 总结与展望62-64
• 6.1 全文总结62
• 6.2 存在问题与研究展望62-64
• 致谢64-65
• 参考文献65-69
• 附录69

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 是有钧;用于航空航天工业的世界最大加工中心[J];制造技术与机床;2000年09期

2 林海梁;定梁龙门加工中心的增程机构[J];机械工程师;2000年11期

3 赵葛霄;加工中心使用中若干问题的探讨[J];机床与液压;2001年02期

4 余维镇;进口加工中心的使用 维护与保养[J];中国设备工程;2001年10期

5 ;加工中心的技术发展概况[J];洪都科技;2002年04期

6 ;袖珍型加工中心[J];机电一体化;2002年04期

7 邵春新;加工中心综合故障分析与维修[J];制造技术与机床;2003年01期

8 汪建平;加工中心Y轴跳动故障的分析与维修[J];设备管理与维修;2004年02期

9 ;意大利推出新型加工中心[J];林业机械与木工设备;2004年02期

10 杨冬梅,高炳学,姜可;加工中心造型的宜人性设计[J];起重运输机械;2004年01期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 范超毅;;打造国产加工中心的品牌势在必行[A];人才、创新与老工业基地的振兴——2004年中国机械工程学会年会论文集[C];2004年

2 范超毅;;打造国产加工中心的品牌势在必行[A];先进制造技术论坛暨第三届制造业自动化与信息化技术交流会论文集[C];2004年

3 范超毅;;我国加工中心的现状与发展趋势[A];2005年中国机械工程学会年会论文集[C];2005年

4 范超毅;;加速发展普及型加工中心与促进我国数控机床的产业化[A];提高全民科学素质、建设创新型国家——2006中国科协年会论文集（下册）[C];2006年

5 武亚鹏;侯建伟;;加工中心在推土机后桥箱上的应用[A];2010全国机电企业工艺年会《上海电气杯》征文论文集[C];2010年

6 李伯基;冯智宁;梁启刚;;定梁龙门加工中心横梁导轨变形分析与优化设计[A];第11届粤港机械电子工程技术与应用研讨会论文汇编[C];2010年

7 范超毅;;打造国产加工中心的品牌势在必行[A];《制造业自动化与网络化制造》学术交流会论文集[C];2004年

8 朱勇;;加工中心传动机构的改进[A];设备管理与维修实践和探索论文集[C];2005年

9 朱菊红;;加工中心在用油液的品质控制[A];第六届全国表面工程学术会议论文集[C];2006年

10 李彬;戴怡;;加工中心故障诊断实例分析[A];第八届全国设备与维修工程学术会议、第十三届全国设备监测与诊断学术会议论文集[C];2008年

中国重要报纸全文数据库 前10条

1 邢海涛 赵宇龙;用户满意的加工中心品牌揭晓[N];中国工业报;2006年

2 丁雪生;国产加工中心差距明显 加速产业化是当务之急[N];中国工业报;2006年

3 韩国栋;国产加工中心的差距在哪里？[N];机电商报;2007年

4 ;宝钢加工中心经营管理体系模式建立及推行[N];世界金属导报;2007年

5 丁雪生;进口激增 国产加工中心的差距在哪里？[N];中国工业报;2005年

6 张尊海　王浚杰;现代化大型工业膳食加工中心在宁波运营[N];中国食品质量报;2009年

7 徐树滋;加工中心已成为数控机床代表性产品[N];机电商报;2010年

8 徐方伟 史鹏程;全省最大废纸分拣加工中心在并开业[N];太原日报;2011年

9 飞天;浦项制铁墨西哥钢板加工中心正式投产[N];中国冶金报;2007年

10 周纹;浦项制铁提高横滨加工中心年产能[N];中国冶金报;2007年

中国博士学位论文全文数据库 前8条

1 王桂萍;加工中心可靠性及绿色性评价体系与增长技术研究[D];吉林大学;2008年

2 王晓峰;加工中心可信性影响度分析及增长技术研究[D];吉林大学;2012年

3 李小兵;加工中心时间动态可靠性建模[D];吉林大学;2012年

4 朱立达;车铣加工中心动态特性及其加工机理的仿真与实验研究[D];东北大学　;2010年

5 孙曙光;基于QFD的加工中心可用性保障技术研究[D];吉林大学;2015年

6 李鹏;加工中心在机复合式检测系统的关键技术研究[D];大连海事大学;2012年

7 刘建慧;基于拓扑结构和换刀动作特性的加工中心运动方案设计方法研究[D];上海交通大学;2006年

8 姚洪权;多模式下水泥流通加工中心选址研究[D];吉林大学;2009年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 黄雷;加工中心可靠性研究[D];东北大学;2009年

2 牛卫朋;基于结合面模型的机床整机动力学性能分析与试验研究[D];南京理工大学;2015年

3 陈仲嘉;基于复合式镗铣加工中心箱体零件数字找正方法研究[D];沈阳理工大学;2015年

4 孙博;加工中心模糊可靠性研究[D];吉林大学;2009年

5 王珊;面向寿命周期的加工中心可信性动态模型研究[D];吉林大学;2009年

6 李倩;加工中心的人性化设计研究与应用[D];山东大学;2009年

7 魏领会;面向生命周期的加工中心可用性保证技术[D];吉林大学;2007年

8 王可;基于有限元技术的龙门加工中心结构动静态特性分析[D];长春工业大学;2010年

9 黄庆;大型龙门加工中心快速设计与分析系统的研究[D];南京航空航天大学;2012年

10 王寅凯;加工中心实时可靠性评估与预测研究[D];吉林大学;2013年

，

本文编号：1124782