T2120深孔鉆鏜床關(guān)鍵結(jié)構(gòu)件的有限元分析及拓?fù)鋬?yōu)化.pdf

1、深孔加工機(jī)床在機(jī)械加工領(lǐng)域占有重要地位，如何有效提高結(jié)構(gòu)的靜動(dòng)態(tài)性能并實(shí)現(xiàn)機(jī)床的輕量化設(shè)計(jì)，具有重要的研究意義。本文以有限元法和結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化作為關(guān)鍵技術(shù)，以Pro/E和ANSYS軟件作為建模和分析優(yōu)化工具，以我省深孔加工行業(yè)具有廣泛應(yīng)用背景的T2120深孔鉆鏜床作為研究和應(yīng)用載體，對(duì)其關(guān)鍵結(jié)構(gòu)件進(jìn)行動(dòng)、靜態(tài)分析和結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化。
　　論文的主要內(nèi)容和創(chuàng)新點(diǎn)包括：
　　1、基于Pro/E平臺(tái)建立T2120的深孔鉆鏜床整機(jī)的裝配模

2、型，為建立關(guān)鍵件結(jié)構(gòu)CAE分析的有限元模型及拓?fù)鋬?yōu)化打下基礎(chǔ)。
　　2、以T2120的深孔鉆鏜床床頭箱及床身為例，對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了靜力分析及模態(tài)分析，通過分析發(fā)現(xiàn)床頭箱及床身結(jié)構(gòu)局部剛度薄弱、分布不均、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理等缺點(diǎn)。
　　3、基于變密度法拓?fù)鋬?yōu)化理論，根據(jù)拓?fù)鋬?yōu)化在給定的設(shè)計(jì)區(qū)域內(nèi)尋求材料最優(yōu)分布的本質(zhì)，以單元密度為設(shè)計(jì)變量，建立在位移約束下，以體積為目標(biāo)函數(shù)的拓?fù)鋬?yōu)化模型，對(duì)床身及床頭箱進(jìn)行拓?fù)涞?jì)算。然后利用ANS

3、YS中的拓?fù)鋬?yōu)化模塊，提取結(jié)構(gòu)密度云圖和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖并對(duì)優(yōu)化結(jié)果進(jìn)行分析。
　　4、根據(jù)優(yōu)化結(jié)果，重新建立床身、床頭箱模型，并對(duì)模型進(jìn)行靜、動(dòng)態(tài)分析，計(jì)算結(jié)果表明床身優(yōu)化后結(jié)構(gòu)與原結(jié)構(gòu)相比局部剛度和固有頻率均有明顯提高，改進(jìn)結(jié)構(gòu)去除材料占床身總質(zhì)量的27.5％。床頭箱優(yōu)化后安全系數(shù)值與之前相比有所降低，且質(zhì)量減少了約15%，固有頻率有明顯提高，尤其是第6階提高了137.91Hz。
　　論文將拓?fù)鋬?yōu)化技術(shù)引入深孔機(jī)床關(guān)鍵件的結(jié)構(gòu)