本文關鍵詞：機床主軸優(yōu)化設計研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：龍門鏜床萬能銑頭中的主軸部件是數控機床的重要部件之一，它直接參與切削加工，對機床的加工精度、表面質量和生產率影響很大。隨著現(xiàn)代技術的不斷發(fā)展，人們對數控機床主軸部件提出了更高的要求：寬轉速范圍、高精度、高剛度、振動小、變形小、噪聲低，而且要求具有良好的抵抗受迫振動和自激振動的能力。所以數控機床主軸部件的性能研究就具有十分重要的理論意義和現(xiàn)實意義。 本文是在研究某機床集團有限公司生產的GMC2000龍門鏜床的基礎上形成的。主要內容包括：建立機床主軸部件及其配件的有限元計算模型，精確模擬模型的邊界條件、約束條件及外力載荷等，并對主軸部件進行靜動態(tài)性能分析，基于ANSYS軟件對主軸進行優(yōu)化設計，比較優(yōu)化前后主軸的性能；根據設計經驗和主軸的優(yōu)化設計結果，分析并取得主軸各尺寸最可能的區(qū)間，結合正交試驗設計方法，在改變主軸各尺寸的情況下，分析主軸的靜動態(tài)性能，進而得到主軸各尺寸的最優(yōu)組合，，比較最優(yōu)尺寸組成的主軸和原主軸的性能；根據正交試驗分析得到不同尺寸組合情況下的主軸靜動態(tài)性能，利用響應面方法分別得到與撓度、強度和模態(tài)相關的性能函數，利用得到的性能函數，綜合考慮影響主軸性能的不確定性因素，對主軸進行可靠性優(yōu)化設計，分析優(yōu)化后的主軸和原主軸的性能；綜合比較三種方法的優(yōu)化設計結果可知：考慮不確定性的優(yōu)化設計更能以實際情況為依據提高主軸的性能。
【關鍵詞】：主軸 有限元 正交試驗 響應面 優(yōu)化設計
【學位授予單位】：電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2012
【分類號】：TG502
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-6
• 目錄6-9
• 第一章 緒論9-18
• 1.1 課題背景9-11
• 1.2 萬能銑頭簡介11-12
• 1.3 機床主軸簡介及國內外研究狀況12-14
• 1.3.1 機床主軸簡介12
• 1.3.2 機床主軸國內外研究狀況12-14
• 1.4 方法簡介14-16
• 1.4.1 試驗設計簡介14-15
• 1.4.2 考慮不確定性的優(yōu)化設計簡介15-16
• 1.5 課題研究內容及意義16-18
• 第二章 基本理論18-39
• 2.1 有限元方法簡介18-22
• 2.1.1 有限元方法的基本原理18
• 2.1.2 彈性力學的基本原理18-21
• 2.1.2.1 平衡方程(應力-外力)19-20
• 2.1.2.2 幾何方程(應變-位移)20
• 2.1.2.3 物理方程(應力-應變)20-21
• 2.1.3 靜力變形的有限元分析21-22
• 2.2 正交試驗設計基本理論22-34
• 2.2.1 正交表相關基本概念23-26
• 2.2.1.1 完全對23
• 2.2.1.2 完全有序對23-24
• 2.2.1.3 有限域24-25
• 2.2.1.4 正交性25-26
• 2.2.2 正交表的分類26-28
• 2.2.3 正交表的原理28-31
• 2.2.4 L_km~n(m~k )正交表的構造及特點31-32
• 2.2.5 正交試驗設計步驟32-34
• 2.2.5.1 設計正交試驗方案32-33
• 2.2.5.2 正交試驗33
• 2.2.5.3 計算和分析試驗結果33
• 2.2.5.4 驗證試驗33-34
• 2.3 可靠性優(yōu)化設計34-38
• 2.3.1 考慮隨機變量的可靠性分析34-37
• 2.3.2 考慮隨機變量的可靠性優(yōu)化設計37
• 2.3.3 考慮隨機變量和區(qū)間變量的可靠性優(yōu)化設計37-38
• 2.4 本章小結38-39
• 第三章 主軸的有限元分析及優(yōu)化設計39-56
• 3.1 主軸和軸承的分析計算39-44
• 3.1.1 主軸與軸承的三維結構圖39
• 3.1.2 切削力計算公式39-40
• 3.1.3 銑刀受力分析40-42
• 3.1.4 軸承簡化及計算42-44
• 3.2 主軸有限元分析44-48
• 3.2.1 單元類型的選擇44-46
• 3.2.2 建立主軸數值模型46-48
• 3.2.3 邊界條件的建立48
• 3.3 有限元分析計算及結果48-51
• 3.3.1 主軸的靜力學分析48-50
• 3.3.2 主軸的模態(tài)分析50-51
• 3.4 基于 ANSYS 的主軸優(yōu)化設計51-55
• 3.4.1 主軸優(yōu)化設計的數學模型52
• 3.4.2 主軸的參數化建模52-54
• 3.4.3 基于 ANSYS 的主軸優(yōu)化結果及比較54-55
• 3.5 本章小結55-56
• 第四章 主軸的正交試驗設計56-70
• 4.1 主軸的正交試驗設計56-60
• 4.2 主軸的正交試驗數據處理60-69
• 4.2.2 各因素對指標的影響分析表61-64
• 4.2.3 優(yōu)選方案的確定64-69
• 4.3 基于正交試驗的主軸性能與舊主軸的比較69
• 4.4 本章小結69-70
• 第五章 考慮隨機變量和區(qū)間變量的主軸優(yōu)化設計70-84
• 5.1 主軸性能函數擬合70-79
• 5.1.1 響應面法簡介70-71
• 5.1.2 擬合數據補充71-73
• 5.1.3 主軸性能函數擬合73-79
• 5.2 考慮隨機變量和區(qū)間變量的主軸優(yōu)化設計及比較79-81
• 5.2.1 考慮隨機變量和區(qū)間變量的主軸優(yōu)化設計79-81
• 5.2.2 優(yōu)化前后主軸的性能比較81
• 5.3 三種優(yōu)化結果比較81-83
• 5.4 本章小結83-84
• 第六章 總結和展望84-85
• 致謝85-86
• 參考文獻86-90
• 攻碩期間取得的成果90-91

【參考文獻】

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  本文關鍵詞：機床主軸優(yōu)化設計研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：331033