YH603型CNC弧齿锥齿轮铣齿机结构动态设计研究

论文摘要

随着科学技术的飞速发展,制造技术的不断进步,机械加工向高速、高效、精密、轻量化和自动化方向发展,对机床工作性能的要求越来越高。为了保证机床具有良好的静动刚度、动态特性、精度保持性及加工工艺性,需要在设计和制造机床的过程中,对机床进行系统的动力学分析,以便能迅速准确的发现限制机床动态性能提高的薄弱环节,快速、灵活地实现动态设计,为机床结构设计提供科学合理的依据。本论文根据机床结构静动态的分析原理和方法,以某厂设计的YH603型CNC铣齿机为研究对象,重点对机床床身和立柱进行了结构动态设计,主要研究内容如下:1.综述了机械产品结构动态设计及动态试验相关技术的发展状况,阐述课题提出的目的和意义,明确本文研究的主要内容。2.利用SolidWork三维设计软件对机床进行实体建模。模型导入有限元分析软件ANSYS中,并对其进行了静力计算。3.运用有限元分析软件ANSYS对机床进行模态分析,找出薄弱环节。4.对机床床身和立柱进行动态分析,研究其固有频率、响应等问题。进行结构优化设计,提高结构的动静刚度。5.通过改变床身和立柱内部筋板和厚度来研究其对部件动态性能的影响,从而达到保证性能、节约材料的要求6.对按照结构优化设计后生产的数控弧齿锥齿铣齿机床进行实验模态分析,进行数据对比,得出结论。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 前言
• 1.1 国内外机械动态特性的研究现状
• 1.2 课题的研究背景及意义
• 1.3 本课题的研究内容与方法
• 2 模态分析基础理论与机床实体建模及分析
• 2.1 模态分析基础理论
• 2.1.1 模态分析的基本思想
• 2.1.2 模态分析的基本理论
• 2.1.3 模态分析的一般过程
• 2.2 有限元基本原理与ANSYS软件简介
• 2.2.1 有限元法基本原理
• 2.2.2 ANSYS软件的组成及其特点
• 2.2.3 ANSYS有限元模型生成方法简介
• 2.3 铣齿机实体模型建立与分析
• 2.3.1 建立整机模型
• 2.3.2 机床受力分析
• 2.3.3 机床静态分析
• 3 床身结构设计与模态分析
• 3.1 床身结构设计的原则
• 3.2 床身的有限元分析
• 3.3 改进注意事项及方法
• 3.3.1 出砂孔的设计
• 3.3.2 床身内部筋格设计
• 3.3.3 导轨底座结构设计
• 3.3.4 垫铁数量及其不同的分布形式对其动、静态特性的影响
• 3.3.5 床身高度对其动、静态特性的影响
• 3.3.6 排屑槽结构改进设计
• 3.4 床身结构动态设计
• 3.5 床身结构设计总结
• 3.6 小结
• 4 立柱的动静态分析及优化设计
• 4.1 立柱的有限元分析
• 4.2 龙门式立柱结构动态分析
• 4.2.1 立柱模态频率及振型
• 4.2.2 板厚变化时的动态特性分析
• 4.2.3 板厚变化时的静态特性分析
• 4.2.4 结构修改对其动静态特性的影响
• 4.2.5 立柱框架结构比例对力学特性影响的研究
• 4.2.6 底面螺栓对结构静刚度的影响
• 4.3 立柱最终设计计算结果
• 5 改进后铣齿机整机性能分析
• 5.1 改进后整机有限元模态分析
• 5.1.1 整机自由状态模态计算
• 5.1.2 整机约束状态模态计算
• 5.2 整机静刚度与静变形计算
• 5.2.1 整机模型的静刚度、静变形计算
• 5.2.2 改进后整机静刚度的测量
• 5.3 机床模型修改前后数据对比
• 5.4 铣齿机的切削实验测试及切削振动测量
• 5.4.1 切削试验原理及振动测量装置介绍
• 5.4.2 实验测试结果
• 5.4.3 切削振动测量试验结果
• 5.5 对铣齿机的实验模态分析
• 5.5.1 实验测试理论
• 5.5.2 模态试验及分析
• 5.6 对铣齿机的整机动态设计性能评价
• 5.7 小结
• 6 结论
• 7 展望
• 8 参考文献
• 9 论文发表情况
• 10 致谢