發(fā)布時間：2017-08-19 02:30

  本文關鍵詞：CJK6132數(shù)控車床主軸箱有限元分析及優(yōu)化設計

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【摘要】：有限元分析和結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計是目前工程分析與設計的主要途徑,其對解決產(chǎn)品研發(fā)的設計周期、產(chǎn)品的生產(chǎn)成本等方面發(fā)揮了重要作用。主軸箱作為數(shù)控車床的主要部件,其動靜態(tài)特性對整個數(shù)控車床的使用壽命和性能影響很大。由于機床設計往往采用以往的經(jīng)驗方法,一般都選取比較大的安全系數(shù),在一定程度上造成了材料的浪費。因此本文以CJK6132數(shù)控車床主軸箱箱體作為主要研究對象,在保證機床主軸箱箱體動靜態(tài)特性的基礎上以其質(zhì)量最小為優(yōu)化目的,運用目標驅(qū)動優(yōu)化分析,對主軸箱箱體進行有限元分析及優(yōu)化設計。1.對主軸箱運轉(zhuǎn)時的工況載荷、邊界條件以及箱體的幾何形狀方面進行分析,并通過ANSYS Workbench的Design Modeler模塊對CJK6132數(shù)控車床主軸箱箱體進行三維實體建模,在保證主軸箱箱體的滿足自身幾何特征、力學性能以及物理特性等要求的情況下對主軸箱箱體進行適當?shù)暮喕?.對CJK6132數(shù)控車床主軸箱箱體進行有限元靜力分析,得到了主軸箱箱體的強度和剛度,通過對CJK6132數(shù)控車床主軸箱箱體的有限元靜力分析可以看出主軸箱箱體還具有一定的抵抗外載荷破壞和變形的能力,原設計有點保守。3.對CJK6132數(shù)控車床主軸箱箱體進行有限元模態(tài)分析,得到了主軸箱箱體的前六階固有頻率及其振型,通過與主軸箱工作時主軸的運轉(zhuǎn)頻率與齒輪的嚙合頻率進行對比,得到了主軸箱第一階固有頻率較高,主軸箱工作時不會發(fā)生共振現(xiàn)象。4.通過對CJK6132數(shù)控車床主軸箱箱體的動靜態(tài)分析奠定了優(yōu)化分析的基礎,先通過對主軸箱箱體進行靈敏度分析,設定主軸箱箱體的六個壁厚為設計變量,主軸箱箱體質(zhì)量、應力、應變以及箱體的一階固有頻率為輸出參數(shù),通過對得出的設計變量與輸出參數(shù)的靈敏度關系,減少了箱體的設計變量,為后面的結(jié)構(gòu)優(yōu)化分析節(jié)省了大量工作。5.對CJK6132數(shù)控車床主軸箱箱體進行目標驅(qū)動優(yōu)化分析,通過對主軸箱箱體選定設計變量,產(chǎn)生多組設計點,得到了設計變量與輸出參數(shù)的響應關系,系統(tǒng)根據(jù)設計點擬合出了3組候選的優(yōu)化設計點,對優(yōu)化出來的設計變量進行圓整,并對主軸箱箱體的靜動態(tài)特性進行驗證。通過對CJK6132數(shù)控車床主軸箱箱體的有限元分析及優(yōu)化設計,在滿足主軸箱箱體性能的情況下減輕了主軸箱箱體的重量。
【關鍵詞】：數(shù)控車床 主軸箱 有限元分析 優(yōu)化設計
【學位授予單位】：廣西科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TG519.1
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 緒論9-16
• 1.1 研究背景9
• 1.2 國內(nèi)外結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計的研究現(xiàn)狀9-11
• 1.3 有限元分析方法11-14
• 1.3.1 有限元法理論11-13
• 1.3.2 ANSYS Workbench的介紹13-14
• 1.4 論文研究意義14-15
• 1.5 研究內(nèi)容15
• 1.6 本章小結(jié)15-16
• 第二章 CJK6132主軸箱的受力計算16-23
• 2.1 數(shù)控車床的簡介16
• 2.2 CJK6132主要技術參數(shù)16-17
• 2.3 CJK6132運動參數(shù)的確定17-19
• 2.4 各傳動軸上軸承的校核19-21
• 2.5 主軸箱箱體剛度的計算21-22
• 2.6 本章小結(jié)22-23
• 第三章 CJK6132數(shù)控車床主軸箱的靜力分析23-33
• 3.1 靜力分析基礎23
• 3.2 箱體模型的建立和簡化23-24
• 3.3 定義單元屬性24-25
• 3.4 網(wǎng)格的劃分25-26
• 3.5 施加邊界條件和載荷26-28
• 3.5.1 主切削力的計算26-27
• 3.5.2 軸承載荷的分布27-28
• 3.6 求解計算與結(jié)果分析28-31
• 3.6.1 主軸箱剛度分析28-30
• 3.6.2 主軸箱強度分析30-31
• 3.7 本章小結(jié)31-33
• 第四章 CJK6132數(shù)控車床主軸箱的模態(tài)分析33-39
• 4.1 模態(tài)分析理論33-34
• 4.2 模態(tài)分析的基本步驟34-35
• 4.3 模態(tài)結(jié)果分析35-37
• 4.4 本章小結(jié)37-39
• 第五章 主軸箱的結(jié)構(gòu)優(yōu)化39-62
• 5.1 優(yōu)化設計的基本概念39-41
• 5.2 結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計概述41-43
• 5.3 靈敏度分析43-45
• 5.3.1 結(jié)構(gòu)靜態(tài)特性的靈敏度分析43
• 5.3.2 結(jié)構(gòu)動態(tài)特性的靈敏度分析43-45
• 5.4 CJK6132主軸箱箱體的多目標優(yōu)化設計45-61
• 5.4.1 優(yōu)化參數(shù)的定義46-49
• 5.4.2 主軸箱箱體的靈敏度分析49-53
• 5.4.3 主軸箱設計變量與輸出變量的響應關系53-59
• 5.4.4 優(yōu)化結(jié)果與分析59-61
• 5.5 本章小結(jié)61-62
• 第六章 結(jié)論與展望62-64
• 6.1 工作總結(jié)62-63
• 6.2 展望63-64
• 參考文獻64-66
• 發(fā)表論文和參加科研情況說明66-67
• 致謝67

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本文編號：698191