龙门数控机床床身与工作台结构优化设计

发布时间：2017-09-21 19:42

  本文关键词：龙门数控机床床身与工作台结构优化设计

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【摘要】：随着现代工业技术的迅猛发展,龙门数控机床作为装备制造业的母机,需要满足高精度,高效率以及大吨位的要求。床身和工作台是龙门数控机床的两大重要支承部件,它们的性能好坏直接影响工件的加工精度和加工效率,因此,本课题对定梁式龙门数控机床的床身与工作台进行静力学分析与动态分析,找出结构设计的薄弱环节和不合理之处,最终对其结构进行优化设计,提高机床的整体静动态特性。主要研究内容如下:首先对原床身进行静动态特性分析,在分析的基础上,根据实际工况和筋板特性,利用Pro/E三维建模软件设计出两种床身筋板结构。以轻量化设计为优化目标,通过拓扑优化分析,合理配置结构,在拓扑优化基础上,提出利用ANSYS/Workbench有限元分析软件对工作台进行静动态特性研究。其次对原工作台进行静动态特性分析,在分析的基础上,根据结构和工况,通过正交试验选取需要优化的尺寸变量;利用ANSYS/Workbench有限元软件进行灵敏度分析,得到分析结果;再利用二次响应面法,对分析结果和尺寸变量进行二次回归拟合;确定目标函数,约束条件和设计变量,利用MATLAB优化工具箱进行工作台的优化设计,得到最佳尺寸配置,并对其结构进行有限元分析。最后对原床身和工作台装配模型进行静动态特性分析,在分析的基础上,对结构优化后的床身和工作台新模型进行装配,并在相同约束条件下进行有限元分析,优化后两大支承部件的整体质量减轻,并且获得更好的静动态特性。
【关键词】：有限元分析 拓扑优化 正交试验 响应面法 尺寸优化 动态特性
【学位授予单位】：江苏理工学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG659
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 第一章 绪论7-14
• 1.1 课题概述7-9
• 1.1.1 课题的背景7-8
• 1.1.2 课题的意义8
• 1.1.3 课题的目的8-9
• 1.2 国内外研究现状9-11
• 1.2.1 国外研究现状9
• 1.2.2 国内研究现状9-10
• 1.2.3 研究的发展趋势10-11
• 1.3 本课题研究的方法及内容11-13
• 1.3.1 研究的方法11
• 1.3.2 研究的内容11-13
• 1.4 本章小结13-14
• 第二章 两大支承大件构成及特点14-19
• 2.1 支承大件的结构构成14
• 2.2 支承大件的结构特点14-18
• 2.2.1 床身的结构特点14-16
• 2.2.2 工作台的结构特点16-18
• 2.3 本章小结18-19
• 第三章 床身静、动态分析及优化19-29
• 3.1 床身内部筋板结构19-20
• 3.2 床身静、动态性能分析20-22
• 3.2.1 床身静态特性分析21-22
• 3.2.2 床身动态特性分析22
• 3.3 床身结构优化设计22-27
• 3.3.1 床身内部筋板结构设计22-24
• 3.3.2 床身结构的拓扑优化24-25
• 3.3.3 优化结果分析25-27
• 3.4 本章小结27-29
• 第四章 工作台静动态分析及优化29-43
• 4.1 工作台静、动态性能分析29-36
• 4.1.1 工作台静态性能分析33-35
• 4.1.2 工作台动态性能分析35-36
• 4.2 工作台结构优化设计36-42
• 4.2.1 正交试验法36
• 4.2.2 灵敏度分析36-39
• 4.2.3 响应面法理论39
• 4.2.4 多目标优化39-41
• 4.2.5 优化结果分析41-42
• 4.3 本章小结42-43
• 第五章 床身与工作台整体技术研究43-52
• 5.1 结合面43-44
• 5.2 整体静动态性能分析44-51
• 5.2.1 改进前静动态性能分析46-49
• 5.2.2 改进后静动态性能分析49-51
• 5.3 本章小结51-52
• 第六章 总结与展望52-53
• 6.1 总结52
• 6.2 展望52-53
• 参考文献53-55
• 攻读学位期间研究成果55-56
• 致谢56

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：896499