大型双进给珩磨头的轻量化研究

发布时间：2017-10-07 12:00

  本文关键词：大型双进给珩磨头的轻量化研究

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【摘要】：大型珩磨头作为珩磨机的工具部件,结构复杂、重量大、工况条件差,其结构和性能直接影响到珩磨加工的精度和效率,在工作过程中产生的惯性力对珩磨的加工精度、运动平稳性有重要的影响。本文在分析比较珩磨头结构组成、工况条件和受力特点的基础上,在保证珩磨头刚度的同时,对Φ450mm的大型双进给珩磨头进行结构和材料两方面的轻量化研究,主要研究内容包括:1、并对珩磨加工的6个阶段进行受力分析,得出各个阶段的珩磨力以及转矩的计算公式。通过珩磨工艺参数的确定,计算出上述六个工况条件下的珩磨力。2、建立了珩磨头的三维建模和有限元模型,分析了珩磨头各零件的质量比;通过对珩磨头整体结构的静力学分析和模态分析,得到六种工况条件下的变形和应力分布情况。确定以磨头体和大锥体为轻量化对象,并提出优化方案。3、通过形状优化确定磨头体和大锥体上待优化的部位,再进行尺寸参数优化,最终确定待优化部位的尺寸,对磨头体和大锥体进行了结构优化。同时通过使用轻质材料代替原来的40Cr,减轻磨头体的质量。4、对优化后的珩磨头性能进行检验。对优化后珩磨头进行静态和自由模态分析,与优化前的结果进行对比,结果表明:在不影响珩磨头刚度及珩磨加工精度的前提下,珩磨头最大变形量及最大应力均小幅度减小,但整体质量减轻3.68%,证实了对大型珩磨头轻量化设计的可行性。
【关键词】：大型珩磨头 有限元法 ANSYS 静态分析 模态分析 轻量化
【学位授予单位】：兰州理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG589
【目录】：

• 摘要7-8
• Abstract8-11
• 第1章 绪论11-17
• 1.1 课题意义11-12
• 1.2 国内外研究现状12-15
• 1.2.1 珩磨加工12-13
• 1.2.2 珩磨头13-14
• 1.2.3 珩磨头轻量化14-15
• 1.3 本研究课题的来源及主要研究内容15-17
• 1.3.1 课题来源15-16
• 1.3.2 主要研究内容16-17
• 第2章 珩磨加工过程及珩磨力数学模型的建立17-25
• 2.1 珩磨加工基本原理17-18
• 2.2 珩磨加工阶段的划分18-19
• 2.3 珩磨力数学模型的建立19-24
• 2.3.1 非换向阶段的珩磨力20-21
• 2.3.2 换向运动中的珩磨力21-22
• 2.3.3 磨头体上的转矩22-24
• 2.4 本章小结24-25
• 第3章 大型珩磨头建模与静态和动态特性分析25-42
• 3.1 有限元基本理论25-26
• 3.1.1 有限元分析的基本步骤25-26
• 3.1.2 有限元分析软件介绍26
• 3.2 大型珩磨头有限元建模26-29
• 3.2.1 建立珩磨头有限元模型26-28
• 3.2.2 定义接触单元28-29
• 3.2.3 划分网格29
• 3.3 大型珩磨头静力学分析29-39
• 3.3.1 静力学分析基本理论29-30
• 3.3.2 珩磨头分析的静态强度指标30-31
• 3.3.3 珩磨工艺的影响要素31-32
• 3.3.4 确定工况条件32-33
• 3.3.5 载荷计算与约束33-34
• 3.3.6 计算结果分析34-39
• 3.4 珩磨头的模态分析39-41
• 3.4.1 模态分析基本理论39
• 3.4.2 珩磨头的模态分析39-41
• 3.5 本章小结41-42
• 第4章 大型珩磨头的轻量化设计42-58
• 4.1 轻量化研究的基本方法42
• 4.2 大型珩磨头各零件的比重42-44
• 4.3 磨头体的轻量化44-54
• 4.3.1 磨头体的静态分析44-47
• 4.3.2 磨头体的结构优化47-50
• 4.3.3 磨头体的材料轻量化分析50-54
• 4.4 大锥体的轻量化54-56
• 4.4.1 大锥体的静态分析54-55
• 4.4.2 大锥体的尺寸参数优化55-56
• 4.5 本章小结56-58
• 第5章 大型珩磨头轻量化结构与性能结果验证58-63
• 5.1 珩磨头轻量化结果58
• 5.2 珩磨头静态分析结果对比58-60
• 5.3 珩磨头模态分析结果对比60-62
• 5.4 本章小结62-63
• 总结与展望63-65
• 总结63
• 展望63-65
• 参考文献65-69
• 致谢69-70
• 附录A（攻读学位期间所发表的学术论文）70

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 侯运丰;张龙波;廖秋岩;;大型双进给珩磨头磨头体的拓扑优化[J];组合机床与自动化加工技术;2015年07期

2 杨蒙;龚俊;宁会峰;;基于伺服电机稳态进给下进给力与电流的关系[J];机械制造;2014年07期

3 侯杰文;;双进给珩磨头灵敏度元分析及结构优化[J];机械设计与制造;2013年11期

4 侯运丰;李隆;庞阳;;高精度双进给珩磨头的结构优化[J];机械设计与制造;2013年10期

5 胡朝辉;成艾国;陈少伟;;多目标优化在新车型总体轻量化设计中的应用[J];中国机械工程;2013年03期

6 鲍兴鹏;;珩磨机床的应用与发展[J];世界制造技术与装备市场;2012年05期

7 李永兵;李亚庭;楼铭;林忠钦;;轿车车身轻量化及其对连接技术的挑战[J];机械工程学报;2012年18期

8 钟群鹏;有移亮;张峥;吴素君;骆红云;;机械装备构件轻量化主要技术途径的探讨[J];机械工程学报;2012年18期

9 张干清;龚宪生;;基于改进免疫遗传算法的机械零件的结构优化[J];中南大学学报(自然科学版);2011年11期

10 侯运丰;成小兵;;高精度双进给珩磨头的结构静力学分析[J];机械制造;2011年09期

中国硕士学位论文全文数据库 前4条

1 魏孔元;双进给珩磨头的结构轻量化初步研究[D];兰州理工大学;2014年

2 雷竹峰;卧式深孔珩磨机的结构设计与优化[D];中北大学;2013年

3 吕岗;基于复合材料的某飞机零部件轻量化研究[D];吉林大学;2013年

4 陈刚;大型双进给珩磨头的刚度优化[D];兰州理工大学;2013年

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本文编号：987716