現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展對機床加工精度及效率提出了嚴苛要求,動態(tài)特性作為影響機床精度及效率的關(guān)鍵因素也愈加受到人們關(guān)注。支承件是機床的重要組成部分,依據(jù)動力學理論可知,其質(zhì)量直接影響著機床動態(tài)特性的優(yōu)劣。然而傳統(tǒng)方法中,設計人員主要依據(jù)經(jīng)驗或國外產(chǎn)品設計支承件結(jié)構(gòu),繼而采用材料力學﹑理論力學等對支承件進行強度與剛度校核。這種設計方法固然保證了設計的支承件滿足強度及剛度要求,但缺少對于機床各支承件質(zhì)量與動態(tài)特性間的映射關(guān)系研究,從而易出現(xiàn)機床支承件質(zhì)量匹配不合理﹑質(zhì)量過大等問題,導致材料浪費﹑動態(tài)特性變差。針對此問題,本文提出一種通過匹配機床各支承件的質(zhì)量以優(yōu)化整機動態(tài)特性的方法,主要工作內(nèi)容如下:（1）基于Hertz接觸理論,分別建立了滾動導軌副﹑滾珠絲杠副及滾動軸承的結(jié)合面剛度模型。在此基礎(chǔ)上,分析了預緊力﹑外載荷及密合度等參數(shù)對結(jié)合面剛度的影響規(guī)律,從而為后續(xù)機床有限元模型的建立提供了前提。（2）以某型臥式加工中心為例,建立了機床整機有限元模型,并將整機模態(tài)的有限元仿真分析結(jié)果與實驗測試結(jié)果相對比,驗證了整機有限元模型建立方法的準確性。基于機床有限元模型,完成了整機諧響應分析,以便進行支承件... 

【文章來源】：大連理工大學遼寧省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：73 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 課題來源
    1.2 研究背景及意義
    1.3 國內(nèi)外研究綜述
        1.3.1 機床基礎(chǔ)部件動態(tài)特性研究
        1.3.2 機床動態(tài)特性仿真分析研究
        1.3.3 機床動態(tài)特性實驗研究
        1.3.4 機床虛擬樣機開發(fā)
    1.4 本文研究工作
2 機床滾動結(jié)合面剛度建模及分析
    2.1 Hertz接觸理論
    2.2 滾動直線導軌副結(jié)合面剛度建模及分析
        2.2.1 單個滾動體與滾道的接觸模型
        2.2.2 滾動直線導軌副接觸剛度模型
        2.2.3 滾動直線導軌副接觸剛度分析
    2.3 滾珠絲杠副結(jié)合面剛度建模及分析
        2.3.1 滾動絲杠副接觸剛度模型
        2.3.2 滾珠絲杠副接觸剛度分析
    2.4 滾動軸承結(jié)合面剛度建模及分析
        2.4.1 滾動軸承組配及預緊方式
        2.4.2 滾動軸承接觸剛度模型
        2.4.3 滾動軸承接觸剛度分析
    2.5 本章小結(jié)
3 機床動態(tài)特性分析及實驗驗證
    3.1 機床滾動結(jié)合面剛度計算
    3.2 機床有限元模型建立及模態(tài)分析
    3.3 機床模態(tài)實驗
    3.4 機床模態(tài)有限元及實驗結(jié)果對比
    3.5 機床諧響應分析
    3.6 本章小結(jié)
4 機床動態(tài)特性與支承件質(zhì)量模型
    4.1 機床支承件質(zhì)量動態(tài)特性響應
        4.1.1 基于拉丁超立方的質(zhì)量樣本實驗設計
        4.1.2 機床支承件質(zhì)量動態(tài)特性響應求解
    4.2 機床動態(tài)特性與支承件質(zhì)量模型構(gòu)建及檢驗
        4.2.1 響應面模型構(gòu)建及檢驗
        4.2.2 徑向基神經(jīng)網(wǎng)絡模型構(gòu)建及檢驗
        4.2.3 克里金模型構(gòu)建及檢驗
        4.2.4 模型精度對比
    4.3 本章小結(jié)
5 機床支承件質(zhì)量匹配及結(jié)構(gòu)設計
    5.1 機床支承件質(zhì)量匹配模型構(gòu)建及求解
    5.2 基于質(zhì)量匹配結(jié)果的支承件結(jié)構(gòu)設計
        5.2.1 支承件結(jié)構(gòu)拓撲優(yōu)化
        5.2.2 支承件結(jié)構(gòu)重構(gòu)
        5.2.3 支承件尺寸優(yōu)化
    5.3 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻
附錄A 主曲率函數(shù)與無量綱系數(shù)關(guān)系表
附錄B 各支承件質(zhì)量及對應的動態(tài)特性響應
附錄C Pareto最優(yōu)解集
攻讀碩士學位期間發(fā)表學術(shù)論文情況
致謝


【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于結(jié)構(gòu)-整機性能映射模型的機床薄弱件結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法[J]. 楊勇,孫群,沈曄湖,蔡曉童,李華,張子鉞.  農(nóng)業(yè)機械學報. 2018(12)
[2]基于機電耦合的進給系統(tǒng)動態(tài)特性仿真與性能優(yōu)化[J]. 鞏子臣,牛文鐵,李加進,賽云祥.  機械設計. 2018(09)
[3]直線運動滾動導軌副的法向接觸力學模型[J]. 田紅亮,鄭金華,陳甜敏,余媛,張屹.  西安交通大學學報. 2016(05)
[4]面向機床整機動態(tài)性能的立柱結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計研究[J]. 劉成穎,譚鋒,王立平,蔡釗勇.  機械工程學報. 2016(03)
[5]基于能量分布的機床整機動態(tài)特性優(yōu)化方法[J]. 鄧聰穎,殷國富,肖紅,孟昭渝溪.  振動.測試與診斷. 2015(06)
[6]復雜零件結(jié)構(gòu)設計的概念單元方法[J]. 王德倫,申會鵬,孫元,董惠敏,馬雅麗.  機械工程學報. 2016(07)
[7]基于Hertz接觸的滾珠絲杠副結(jié)合部剛度特性分析[J]. 姬坤海,殷國富,王萬金.  組合機床與自動化加工技術(shù). 2015(08)
[8]基于響應面模型的廣義空間切削穩(wěn)定性研究[J]. 黃華,張樹有,劉曉健,何再興.  浙江大學學報(工學版). 2015(07)
[9]基于空間統(tǒng)計學的機床動力學特性[J]. 李天箭,丁曉紅,程凱.  機械工程學報. 2015(21)
[10]考慮結(jié)合面和軸向力的主軸系統(tǒng)動力學特性[J]. 姜彥翠,劉獻禮,吳石,李茂月,李榮義.  機械工程學報. 2015(19)

博士論文
[1]精密數(shù)控機床及其典型結(jié)合面理論建模與實驗研究[D]. 方兵.吉林大學 2012

碩士論文
[1]滾珠絲杠副額定動載荷值的影響因素研究及其計算實現(xiàn)[D]. 劉波.浙江大學 2006



本文編號：3602493