基于随机有限元法的深孔机床基础件的结构优化
发布时间：2021-06-09 21:40
随着深孔加工技术的发展,深孔加工机床向着高精度、高效率、智能化的方向发展。作为深孔机床的关键部件,主轴箱自身质量以及它在工作时的静动态性能会对深孔机床的加工性能产生重要的影响。传统的深孔机床基础件在结构设计时多采用经验设计或类比设计,导致主轴箱结构质量冗余、体积粗大笨重而且带来一定的加工难度,从而影响到机床的动静态性能、工艺性能及加工性能。针对以上问题,本文以ZWKA2108深孔机床主轴箱为研究对象,通过建立三维模型,对主轴箱进行有限元静动态分析,在此基础上通过参数相关性分析得到对主轴箱质量影响较大的参数,通过响应面优化得到优化后主轴箱的结构尺寸及静动态性能。最后对优化后的主轴箱进行可靠性分析,定性定量的验证优化后主轴箱结构是否合理,为后续机床关键结构件的研究提供一定参考依据。研究内容包括:（1）基于Solidworks和ANSYS Workbench对主轴箱进行有限元静力学分析以及模态分析。在Solidworks中建立主轴箱的三维实体模型并参数化,将其导入ANSYS Workbench中对其进行有限元静动态分析,得到主轴箱的应力云图和变形云图,并提取主轴箱的前六阶固有频率以及振型图。...
【文章来源】：中北大学山西省
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
本文技术路线图
中北大学学位论文9图2-1应力一强度干涉图Fig.2-1Stress-strengthinterferencediagram由应力一强度干涉图可以得到计算机械结构可靠度的一般方法，如图2-2所示图2-2干涉模型原理图Fig.2-2Schematicdiagramofinterferencemodel通过有限元分析理论，假设应力在)(-，上是连续分布的随机变量，然后对随机变量应力在)(-，进行连续的单元划分，即把应力在定义域)(-，的范围内划分成n个小区间nsss,...,2,1，用每一个小区间的中值代表这个区间的应力水平的大校当应力S恰好处于宽度为is的第i个区间时(用随机事件iD表示)的概率近似为：iiiiiiisshssssDsPP)()22()((2-1)若求应力小于强度的概率大小，应当使应力取值为is时，机械结构零部件或系统的不发生失效的概率为（假设B为机械结构零部件或系统的可靠性概率）：isiiBPP)()()|(dSSfsSD(2-2)把应力在)(-，看作是随机变量，那么机械结构零部件或系统的可靠度值可以用式（2-3）进行表示：
中北大学学位论文9图2-1应力一强度干涉图Fig.2-1Stress-strengthinterferencediagram由应力一强度干涉图可以得到计算机械结构可靠度的一般方法，如图2-2所示图2-2干涉模型原理图Fig.2-2Schematicdiagramofinterferencemodel通过有限元分析理论，假设应力在)(-，上是连续分布的随机变量，然后对随机变量应力在)(-，进行连续的单元划分，即把应力在定义域)(-，的范围内划分成n个小区间nsss,...,2,1，用每一个小区间的中值代表这个区间的应力水平的大校当应力S恰好处于宽度为is的第i个区间时(用随机事件iD表示)的概率近似为：iiiiiiisshssssDsPP)()22()((2-1)若求应力小于强度的概率大小，应当使应力取值为is时，机械结构零部件或系统的不发生失效的概率为（假设B为机械结构零部件或系统的可靠性概率）：isiiBPP)()()|(dSSfsSD(2-2)把应力在)(-，看作是随机变量，那么机械结构零部件或系统的可靠度值可以用式（2-3）进行表示：
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于拓扑优化的TBT深孔钻床主轴箱轻量化设计[J]. 冯鹏升,薄瑞峰,鲁岩,沈兴全. 组合机床与自动化加工技术. 2016(11)
[2]基于蒙特卡洛法的结构可靠度预计[J]. 吴炳晖,袭建军,宫娜. 机械制造与自动化. 2015(06)
[3]基于ANSYS-PDS制动盘几何尺寸对频率影响的灵敏性分析[J]. 林香. 汽车零部件. 2015(04)
[4]基于Ansys Workbench的工装结构设计与优化[J]. 梁俊涛,张莉,梁涛. 现代制造技术与装备. 2014(02)
[5]立式加工中心床身结构有限元分析与优化[J]. 刘江,唐传军. 组合机床与自动化加工技术. 2010(04)
[6]CK6310型数控机床主轴箱动态特性研究[J]. 张良,杨为,陈小安,刘德永. 机床与液压. 2008(02)
[7]车架静力试验与有限元静力分析[J]. 梁剑,刘颖. 机械研究与应用. 2005(06)
[8]基于ANSYS的数控铣床主轴箱优化设计[J]. 陈庆堂. 莆田学院学报. 2005(05)
[9]响应面法的理论与应用[J]. 王永菲,王成国. 中央民族大学学报(自然科学版). 2005(03)
[10]L-Z217深孔钻床结构的改进设计[J]. 严慧锋,刘明强. 机械研究与应用. 2005(04)
博士论文
[1]不确定结构可靠性分析与优化设计研究[D]. 乔心州.西安电子科技大学 2009
硕士论文
[1]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
[2]机床主轴部件优化及可靠性分析[D]. 周森.昆明理工大学 2014
[3]基于概率有限元数值模拟的结构可靠性分析及软件开发[D]. 于杨.中南大学 2011
[4]重型卡车驾驶室有限元分析及其拓扑优化[D]. 汪振华.吉林大学 2008
[5]某型号特种车车架的特性分析[D]. 匡海华.山东科技大学 2007
[6]基于有限元法的门机结构模糊随机可靠性应用研究[D]. 王小慧.西南交通大学 2007
本文编号：3221356
【文章来源】：中北大学山西省
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
本文技术路线图
中北大学学位论文9图2-1应力一强度干涉图Fig.2-1Stress-strengthinterferencediagram由应力一强度干涉图可以得到计算机械结构可靠度的一般方法，如图2-2所示图2-2干涉模型原理图Fig.2-2Schematicdiagramofinterferencemodel通过有限元分析理论，假设应力在)(-，上是连续分布的随机变量，然后对随机变量应力在)(-，进行连续的单元划分，即把应力在定义域)(-，的范围内划分成n个小区间nsss,...,2,1，用每一个小区间的中值代表这个区间的应力水平的大校当应力S恰好处于宽度为is的第i个区间时(用随机事件iD表示)的概率近似为：iiiiiiisshssssDsPP)()22()((2-1)若求应力小于强度的概率大小，应当使应力取值为is时，机械结构零部件或系统的不发生失效的概率为（假设B为机械结构零部件或系统的可靠性概率）：isiiBPP)()()|(dSSfsSD(2-2)把应力在)(-，看作是随机变量，那么机械结构零部件或系统的可靠度值可以用式（2-3）进行表示：
中北大学学位论文9图2-1应力一强度干涉图Fig.2-1Stress-strengthinterferencediagram由应力一强度干涉图可以得到计算机械结构可靠度的一般方法，如图2-2所示图2-2干涉模型原理图Fig.2-2Schematicdiagramofinterferencemodel通过有限元分析理论，假设应力在)(-，上是连续分布的随机变量，然后对随机变量应力在)(-，进行连续的单元划分，即把应力在定义域)(-，的范围内划分成n个小区间nsss,...,2,1，用每一个小区间的中值代表这个区间的应力水平的大校当应力S恰好处于宽度为is的第i个区间时(用随机事件iD表示)的概率近似为：iiiiiiisshssssDsPP)()22()((2-1)若求应力小于强度的概率大小，应当使应力取值为is时，机械结构零部件或系统的不发生失效的概率为（假设B为机械结构零部件或系统的可靠性概率）：isiiBPP)()()|(dSSfsSD(2-2)把应力在)(-，看作是随机变量，那么机械结构零部件或系统的可靠度值可以用式（2-3）进行表示：
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于拓扑优化的TBT深孔钻床主轴箱轻量化设计[J]. 冯鹏升,薄瑞峰,鲁岩,沈兴全. 组合机床与自动化加工技术. 2016(11)
[2]基于蒙特卡洛法的结构可靠度预计[J]. 吴炳晖,袭建军,宫娜. 机械制造与自动化. 2015(06)
[3]基于ANSYS-PDS制动盘几何尺寸对频率影响的灵敏性分析[J]. 林香. 汽车零部件. 2015(04)
[4]基于Ansys Workbench的工装结构设计与优化[J]. 梁俊涛,张莉,梁涛. 现代制造技术与装备. 2014(02)
[5]立式加工中心床身结构有限元分析与优化[J]. 刘江,唐传军. 组合机床与自动化加工技术. 2010(04)
[6]CK6310型数控机床主轴箱动态特性研究[J]. 张良,杨为,陈小安,刘德永. 机床与液压. 2008(02)
[7]车架静力试验与有限元静力分析[J]. 梁剑,刘颖. 机械研究与应用. 2005(06)
[8]基于ANSYS的数控铣床主轴箱优化设计[J]. 陈庆堂. 莆田学院学报. 2005(05)
[9]响应面法的理论与应用[J]. 王永菲,王成国. 中央民族大学学报(自然科学版). 2005(03)
[10]L-Z217深孔钻床结构的改进设计[J]. 严慧锋,刘明强. 机械研究与应用. 2005(04)
博士论文
[1]不确定结构可靠性分析与优化设计研究[D]. 乔心州.西安电子科技大学 2009
硕士论文
[1]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
[2]机床主轴部件优化及可靠性分析[D]. 周森.昆明理工大学 2014
[3]基于概率有限元数值模拟的结构可靠性分析及软件开发[D]. 于杨.中南大学 2011
[4]重型卡车驾驶室有限元分析及其拓扑优化[D]. 汪振华.吉林大学 2008
[5]某型号特种车车架的特性分析[D]. 匡海华.山东科技大学 2007
[6]基于有限元法的门机结构模糊随机可靠性应用研究[D]. 王小慧.西南交通大学 2007
本文编号：3221356
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jinshugongy/3221356.html
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