数控无模铸形机横梁结构设计及强度分析

发布时间：2017-08-04 09:14

  本文关键词：数控无模铸形机横梁结构设计及强度分析

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【摘要】：横梁是LMCX530无模成型机重要的部件,主要结构为箱体结构,这种结构对于横梁来说可以有效降低切削力对于加工时的影响,对于横梁的振动也有一定的抑制作用。横梁结构设计的不合理会使车床精度难以保障并产生材料浪费。所以横梁的静、动态特性是其结构设计和优化设计的基础,是确保整车性能优良的关键因素之一。本文以LMCX530无模成型机横梁为研究对象,采用三维实体建模及有限元分析方法,分析论证了横梁结构的强度、刚度、固有频率、振型及结构优化等问题,主要内容如下:(1)在静态分析方面,通过Solidworks软件进行三维实体建模,并采用有限元分析方法对横梁实际工作中常出现的弯曲和扭转两种工况进行了数值模拟分析计算,获得了横梁此工况下的应力云图和变形云图及其最大应力、最大变形值,并确定了所在的危险部位。(2)在动态分析方面,通过采用有限元分析方法对横梁分别进行了模态分析和谐响应分析。在模态分析中获取了横梁在约束条件下的前十阶固有频率和振型,通过谐响应分析确定了在周期地面激励下横梁上不同点的最大振幅及其对应的频率范围,为横梁结构优化提供参考依据。(3)对横梁进行了参数化建模,并运用ANSYS Workbench14.0中的优化模块,以横梁壁厚尺寸为设计变量,以应力为约束条件,以横梁的总体积为目标函数对横梁结构进行了优化分析,得到了横梁在满足机床加工精度的要求下,质量最轻、刚度最大的横梁结构尺寸。并再对优化后横梁结构进行静力分析和模态分析,可知优化后的刚度、最大等效应力都有所增加,前十阶固有频率均有不同程度下降,整体横梁重量减轻了103kg,达到了预期优化目的。
【关键词】：横梁 有限元分析 优化设计 参数化
【学位授予单位】：辽宁科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG659
【目录】：

• 中文摘要5-6
• ABSTRACT6-9
• 1. 绪论9-17
• 1.1 课题背景及意义9-10
• 1.2 国内外发展现状10-14
• 1.2.1 国外发展现状10-13
• 1.2.2 国内发展现状13-14
• 1.3 ANSYS Workbench软件概述14-15
• 1.4 课题主要研究目的与主要研究内容15-16
• 1.4.1 本课题的研究目的15-16
• 1.4.2 本课题的主要研究内容16
• 1.5 本章小结16-17
• 2.LMCX530无模成型机横梁的Solidworks三维实体建模17-22
• 2.1 三维实体建模理论17-18
• 2.1.1 主流建模软件17-18
• 2.2 Solidworks实体建模思路和方法18-20
• 2.2.1 建模思路18-19
• 2.2.2 建模方法19-20
• 2.3 横梁结构建模20-21
• 2.4 本章小结21-22
• 3. LMCX530无模成型机横梁有限元静力分析22-34
• 3.1 引言22
• 3.2 静力分析有限元基础22-27
• 3.3 建模及模型假设27
• 3.4 Solidworks模型导入ANSYS Workbench基本步骤27-28
• 3.5 定义单元属性28-29
• 3.6 划分网格29
• 3.7 施加边界条件和载荷29-31
• 3.7.1 切削力的计算29-30
• 3.7.2 横梁受力分析30-31
• 3.8 求解计算与分析结果31-33
• 3.8.1 横梁结构的刚度分析33
• 3.8.2 横梁结构的应力分析33
• 3.9 本章小结33-34
• 4. LMCX530无模成型机横梁有限元模态分析34-43
• 4.1 引言34
• 4.2 模态分析理论基础34-35
• 4.3 模态分析的基本步骤35-36
• 4.4 横梁结构有限元模态分析36-42
• 4.4.1 建立模型36
• 4.4.2 施加动力分析载荷并求解36-42
• 4.5 本章小结42-43
• 5. LMCX530无模成型机横梁有限元谐响应分析43-50
• 5.1 引言43
• 5.2 谐响应理论基础43-45
• 5.3 谐响应分析方法介绍45-46
• 5.4 谐响应分析的基本步骤46-47
• 5.5 横梁结构的谐响应分析47-49
• 5.5.1 建立模型47
• 5.5.2 施加载荷约束及求解47-48
• 5.5.3 谐响应计算结果分析48-49
• 5.6 本章小结49-50
• 6. LMCX530无模成型机横梁优化设计50-61
• 6.1 引言50
• 6.2 优化设计理论基础50-53
• 6.2.1 优化设计中常见术语50-52
• 6.2.2 优化设计注意事项52
• 6.2.3 优化设计的全过程52-53
• 6.3 优化设计的步骤53-56
• 6.4 横梁机构的优化设计56-60
• 6.4.1 横梁参数化建模56
• 6.4.2 声明设计变量和优化变量56-57
• 6.4.3 优化设计基本步骤57-58
• 6.4.4 结果后处理58-60
• 6.5 本章小结60-61
• 7.结论与展望61-63
• 7.1 结论61
• 7.2 展望61-63
• 参考文献63-65
• 致谢65-66
• 作者简介66-67

【参考文献】

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本文编号：618750