大型数控龙门机床横梁部件静动态特性研究

发布时间：2017-10-07 06:35

  本文关键词：大型数控龙门机床横梁部件静动态特性研究

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【摘要】：随着我国工业化进程不断发展,越来越多的领域涉及到高精度、高可靠性和高质量要求的零部件,这就意味着机械加工精度和质量必须要有所保证,特别是在航空航天、船舶、汽车、轨道交通等领域的关键设备。其中大型零部件的生产加工,越来越朝着切削加工速度快、效率高、精度高的方向发展。大型数控龙门机床是加工大体积工件的主要机器,机床的精度直接影响着工件的质量。在机床结构中,横梁部件(横梁、滑座、主轴箱)是其主要承载和受力部位,横梁部件的静动态性能是否能满足要求,直接关系到机床的精度。本文针对汉川机床股份有限公司正在研发的某定梁大型数控龙门机床,建立其横梁部件的三维实体模型,并应用有限元方法,对其静动态特性进行分析,主要内容如下:首先,根据数控龙门机床的实体尺寸,在三维建模软件SolidWorks中按照1:1的比例建立横梁、滑座、主轴箱的三维实体模型,以便后续分析工作。其次,在有限元分析软件ANSYS Workbench中设置对应的材料属性,划分网格,施加约束及载荷,完成在横梁部件自重作用下的静态和模态分析,得到结构的变形、应力、固有频率以及模态振型等结果。最后,对未工作的数控龙门机床横梁部件进行模态实验,得到在真实工况下结构的固有频率与模态振型,验证有限元分析结果的准确性。通过本文的分析计算,对大型数控龙门机床横梁部件的结构创新优化以及在工作中避免共振提供了理论依据。
【关键词】：龙门机床 横梁部件 有限元分析 静动态特性
【学位授予单位】：陕西理工学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG659
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-15
• 1.1 引言9
• 1.2 论文研究背景9-10
• 1.3 国内外现状及发展趋势10-14
• 1.3.1 国外研究现状10-11
• 1.3.2 国内研究现状11-13
• 1.3.3 发展趋势13-14
• 1.4 理论意义和应用价值14
• 1.5 主要研究内容和方案14-15
• 第2章 龙门机床横梁部件实体模型的建立15-23
• 2.1 软件介绍15-16
• 2.2 龙门机床横梁部件的建模16-22
• 2.2.1 横梁模型的建立16-19
• 2.2.2 滑座模型的建立19-20
• 2.2.3 主轴箱模型的建立20-21
• 2.2.4 装配体模型的建立21-22
• 2.3 小结22-23
• 第3章 有限单元法原理23-33
• 3.1 有限单元法的基本思想23-24
• 3.2 有限单元法力学基础24-27
• 3.2.1 弹性力学的基本假设24
• 3.2.2 弹性物体内部应力24-27
• 3.2.3 弹性体的形变与位移27
• 3.3 弹性力学的基本方程27-30
• 3.4 有限单元法的一般原理30-32
• 3.4.1 有限单元法的基本要素30-31
• 3.4.2 有限单元法的解题过程31-32
• 3.5 小结32-33
• 第4章 横梁部件静态特性分析33-47
• 4.1 线性静力分析基础33-34
• 4.2 数控龙门机床横梁部件静态特性分析34-46
• 4.2.1 建立有限元模型34-36
• 4.2.2 定义单元类型36-37
• 4.2.3 定义材料属性37-38
• 4.2.4 模型网格划分38-40
• 4.2.5 施加载荷与约束40-41
• 4.2.6 求解41
• 4.2.7 后处理结果41-46
• 4.3 小结46-47
• 第5章 横梁部件动态特性分析47-53
• 5.1 结构动力学分析简介47-48
• 5.1.1 结构动力学分析47
• 5.1.2 动力分析的阻尼47-48
• 5.2 模态分析简介48
• 5.2.1 模态分析48
• 5.2.2 模态分析基础48
• 5.3 数控龙门机床横梁部件动态特性分析48-52
• 5.4 模态结果分析52
• 5.5 小结52-53
• 第6章 横梁部件动态性能实验53-61
• 6.1 实验设备和仪器53-55
• 6.2 测点分布与实验方法55-56
• 6.2.1 测点分布55-56
• 6.2.2 实验方法56
• 6.3 测试结果分析56-59
• 6.4 小结59-61
• 结论61-63
• 参考文献63-69
• 攻读硕士学位期间取得的学术成果69-71
• 致谢71

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本文编号：987488