大型數(shù)控螺紋磨床的動(dòng)態(tài)及熱特性分析與結(jié)構(gòu)優(yōu)化.pdf

1、本文所分析的十米大型數(shù)控螺紋磨床是國(guó)家科技重大專項(xiàng)《大型、精密、高效、數(shù)控螺紋加工設(shè)備》(2009ZX04001-171-02)的主要研制產(chǎn)品,床身長(zhǎng)達(dá)12.8米,整體結(jié)構(gòu)復(fù)雜特殊,體積和重量較大,且過(guò)去學(xué)者大多針對(duì)普通磨床進(jìn)行分析研究,極少涉及到這種特殊類型的磨床,因此,對(duì)這種特殊類型磨床進(jìn)行基于ANSYS的關(guān)鍵部件靜、動(dòng)、熱態(tài)特性分析優(yōu)化以及考慮結(jié)合面的整機(jī)靜動(dòng)態(tài)特性分析具有實(shí)際的工程價(jià)值。床身、拖板和頭架是影響磨床動(dòng)態(tài)性能的三大關(guān)

2、鍵部件,通過(guò)對(duì)這些關(guān)鍵零部件的模態(tài)分析,識(shí)別結(jié)構(gòu)薄弱環(huán)節(jié),以模態(tài)固有頻率的提高作為主要優(yōu)化指標(biāo),進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化以改善動(dòng)態(tài)性能。結(jié)構(gòu)優(yōu)化后表明：床身、拖板、頭架的-階固頻較原結(jié)構(gòu)分別提高了35.46％、13.71%、9.9%,且床身質(zhì)量減小了7.85%,從而有效地實(shí)現(xiàn)了零部件的動(dòng)態(tài)性能改善和結(jié)構(gòu)輕量化設(shè)計(jì)。砂輪架主軸系統(tǒng)的熱變形是影響機(jī)床加工精度的主要原因之一,根據(jù)傳熱學(xué)基礎(chǔ)理論,對(duì)砂輪架主軸系統(tǒng)進(jìn)行考慮接觸熱阻的穩(wěn)態(tài)熱分析和熱結(jié)構(gòu)耦合分析

3、,得到主軸系統(tǒng)的溫度場(chǎng)分布以及熱變形。分析表明:主軸的前端部熱變形量最大,主軸溫度基本上均勻分布,主軸的靜剛度滿足要求。
　　 本文在關(guān)鍵部件動(dòng)態(tài)和熱態(tài)特性分析的基礎(chǔ)上,采用彈簧阻尼單元模擬結(jié)合面的接觸,應(yīng)用吉村允孝法進(jìn)行結(jié)合面參數(shù)識(shí)別,建立基于結(jié)合面特性的磨床整機(jī)有限元模型并進(jìn)行靜態(tài)、模態(tài)和諧響應(yīng)分析,然后對(duì)各關(guān)鍵部件結(jié)構(gòu)改進(jìn)后的整機(jī)進(jìn)行動(dòng)態(tài)特性分析,并研究結(jié)合面剛度對(duì)關(guān)鍵部件結(jié)構(gòu)改進(jìn)后的整機(jī)動(dòng)態(tài)特性的影響,針對(duì)影響較大的結(jié)合