本文關(guān)鍵詞：立式車床動態(tài)特性分析與優(yōu)化

  更多相關(guān)文章： 動態(tài)特性 立式車床 預(yù)應(yīng)力 結(jié)構(gòu)優(yōu)化

【摘要】：在工程實踐中常常需要用到帶有自動上下料功能的車床。本文研究對象立式車床是針對批量加工回轉(zhuǎn)盤類零件而設(shè)計的，是自身具有自動上下料功能的數(shù)控機(jī)床。為了滿足現(xiàn)代社會發(fā)展對產(chǎn)品質(zhì)量的需要，數(shù)控機(jī)床的加工能力需要不斷提高。實現(xiàn)在設(shè)計過程中就對其動態(tài)特性進(jìn)行分析并及時優(yōu)化改進(jìn)是廣大工程人員的期望，本文對此類型的機(jī)床設(shè)備展開相關(guān)研究。 首先根據(jù)結(jié)構(gòu)振動的相關(guān)理論，以求系統(tǒng)的特征值和特征向量的方式給出了系統(tǒng)固有頻率與振型的定義。結(jié)合有限元法將系統(tǒng)受迫振動方程轉(zhuǎn)化為機(jī)械結(jié)構(gòu)動力學(xué)模型。通過對機(jī)床的布局與工作形式加以闡述，設(shè)計并建立了機(jī)床零部件與整機(jī)的三維模型，，在考慮了網(wǎng)格尺寸大小與裝配體結(jié)合面問題的處理后在有限元軟件中建立了有限元模型。對關(guān)鍵零部件、支撐系統(tǒng)和傳動系統(tǒng)進(jìn)行了約束模態(tài)分析得到其前三階固有頻率，以振型為基礎(chǔ)找到了結(jié)構(gòu)的薄弱位置。針對如何在系統(tǒng)模態(tài)分析和諧響應(yīng)分析時添加預(yù)應(yīng)力給予分析說明和參考。通過振動試驗儀等設(shè)備，對床身和橫梁的速度響應(yīng)進(jìn)行測量，通過試驗頻率響應(yīng)曲線對比有限元分析結(jié)果進(jìn)行分析論證。 結(jié)合立式車床的布局和加工工況影響條件，以有限元分析的結(jié)果為基礎(chǔ)，對機(jī)床的動態(tài)優(yōu)化設(shè)計進(jìn)一步研究。對床身的內(nèi)部筋板結(jié)構(gòu)形狀與布局通過有限元分析對比找到了較優(yōu)的筋板布局的方案。在尺寸優(yōu)化方面，以支撐系統(tǒng)的一階頻率最大為優(yōu)化目的，通過借助BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)并結(jié)合利用遺傳算法對支撐系統(tǒng)尺寸進(jìn)行優(yōu)化求解，找到優(yōu)化后對應(yīng)床身橫梁支撐系統(tǒng)的四個設(shè)計變量且驗證后基本達(dá)到了預(yù)期的目的。
【關(guān)鍵詞】：動態(tài)特性 立式車床 預(yù)應(yīng)力 結(jié)構(gòu)優(yōu)化
【學(xué)位授予單位】：沈陽工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TG515
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-14
• 1.1 課題的來源和背景9-10
• 1.2 機(jī)床動態(tài)特性發(fā)展10-12
• 1.2.1 國外研究現(xiàn)狀10-11
• 1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀11-12
• 1.3 課題研究的內(nèi)容和方法12
• 1.4 課題研究目的及意義12-14
• 第2章 機(jī)床動力學(xué)分析14-22
• 2.1 結(jié)構(gòu)振動的基本理論14-17
• 2.1.1 多自由度系統(tǒng)特性參數(shù)矩陣14-16
• 2.1.2 受激勵下的強(qiáng)迫振動16-17
• 2.2 結(jié)構(gòu)振動的有限元方程17-19
• 2.2.1 有限元單元的動力學(xué)模型17-18
• 2.2.2 機(jī)械結(jié)構(gòu)的動力學(xué)模型18-19
• 2.3 動態(tài)分析理論及方法19-21
• 2.3.1 模態(tài)分析19-20
• 2.3.2 諧響應(yīng)分析20-21
• 2.4 本章小結(jié)21-22
• 第3章 立式車床動態(tài)特性分析22-43
• 3.1 立式車床介紹22-24
• 3.1.1 立式車床的總體布局說明22-23
• 3.1.2 立式車床工作過程說明23-24
• 3.2 立式車床有限元建模24-29
• 3.2.1 立式車床部件和系統(tǒng)有限元建模24-27
• 3.2.2 結(jié)合面的處理27-28
• 3.2.3 有限元模型的驗證28-29
• 3.3 立式車床動力學(xué)分析29-39
• 3.3.1 約束模態(tài)分析29-33
• 3.3.2 主軸系統(tǒng)模態(tài)分析33-37
• 3.3.3 諧響應(yīng)分析37-39
• 3.4 振動分析試驗驗證39-42
• 3.4.1 振動分析試驗設(shè)計39-41
• 3.4.2 試驗數(shù)據(jù)結(jié)果與分析41-42
• 3.5 本章小結(jié)42-43
• 第4章 立式車床結(jié)構(gòu)優(yōu)化43-59
• 4.1 床身結(jié)構(gòu)形狀優(yōu)化研究43-45
• 4.1.1 元結(jié)構(gòu)對機(jī)械結(jié)構(gòu)性能的影響43-44
• 4.1.2 框結(jié)構(gòu)對機(jī)械結(jié)構(gòu)性能的影響44-45
• 4.2 床身結(jié)構(gòu)動態(tài)優(yōu)化設(shè)計45-48
• 4.2.1 床身結(jié)構(gòu)布局分析45-46
• 4.2.2 床身結(jié)構(gòu)優(yōu)化改進(jìn)46-48
• 4.3 基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和遺傳算法的復(fù)雜大件尺寸優(yōu)化48-51
• 4.3.1 BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)49-50
• 4.3.2 遺傳優(yōu)化算法50-51
• 4.4 遺傳優(yōu)化算法在工程上的應(yīng)用51-53
• 4.4.1 有限元分析與遺傳算法優(yōu)化51-52
• 4.4.2 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用對象52-53
• 4.4.3 遺傳算法優(yōu)化特點53
• 4.5 支撐系統(tǒng)中關(guān)鍵尺寸優(yōu)化53-58
• 4.5.1 研究對象的數(shù)學(xué)模型53-54
• 4.5.2 支撐系統(tǒng)的 BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)54-56
• 4.5.3 遺傳算法的結(jié)合56-58
• 4.5.4 優(yōu)化效果分析驗證58
• 4.6 本章小結(jié)58-59
• 第5章 結(jié)論59-60
• 參考文獻(xiàn)60-62
• 附錄 A 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)試驗樣本表62-63
• 在學(xué)研究成果63-64
• 致謝64

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：660481