本文關(guān)鍵詞：基于拓撲優(yōu)化的球形蝸桿砂輪磨齒機工作臺設(shè)計

  更多相關(guān)文章： 回轉(zhuǎn)工作臺 拓撲優(yōu)化 結(jié)構(gòu)仿生 有限元分析

【摘要】：對于大型硬齒面內(nèi)齒圈的高精度磨削,在國內(nèi)一直是一個難點,隨著目前對高精度大型硬齒面內(nèi)齒圈需求的增加,針對這一情況,在理論上已經(jīng)完成了用于磨削大型硬齒面內(nèi)齒圈的球形蝸桿砂輪磨齒機的設(shè)計。本文在整機理論研究的基礎(chǔ)上,對磨齒機的回轉(zhuǎn)工作臺進行以提高結(jié)構(gòu)剛度為目標的優(yōu)化設(shè)計研究,基于拓撲優(yōu)化并結(jié)合結(jié)構(gòu)仿生,利用了一個新的思路來得到工作臺更為合理的結(jié)構(gòu)形態(tài)。本文主要完成一下的內(nèi)容:介紹了對于磨削大型硬齒面內(nèi)齒圈國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀,并且綜述了有限元分析、拓撲優(yōu)化、結(jié)構(gòu)仿生這三種方法在機床結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計中的發(fā)展現(xiàn)狀,并說明了本文的主要研究內(nèi)容。參考球形蝸桿砂輪磨齒機整體的設(shè)計,對工作臺的研究,設(shè)計了不同的方案并選擇較優(yōu)的方案。對工作臺的個組成部分進行結(jié)構(gòu)設(shè)計,選擇工作臺的定心方式、支撐方式、驅(qū)動方式。運用有限元分析軟件對設(shè)計的工作臺進行靜力學(xué)分析和模態(tài)分析。利用密度法對工作臺進行拓撲優(yōu)化設(shè)計,分別以應(yīng)變能最小和體積比最小作為目標。根據(jù)拓撲優(yōu)化的結(jié)果,得到工作臺臺面的支撐結(jié)構(gòu)合理的結(jié)構(gòu)形式。根據(jù)結(jié)構(gòu)仿生的方法,確定仿生原型,提取仿生原型中可利用的結(jié)構(gòu)形態(tài)。以拓撲優(yōu)化得到的結(jié)構(gòu)形態(tài)為基礎(chǔ),結(jié)合仿生原型中的結(jié)構(gòu)形態(tài)。對拓撲優(yōu)化后的工作臺進行建模,并對其進行靜力學(xué)分析和模態(tài)分析,將結(jié)果與拓撲優(yōu)化前工作臺的有限元分析結(jié)果進行比較,驗證優(yōu)化效果。
【關(guān)鍵詞】：回轉(zhuǎn)工作臺 拓撲優(yōu)化 結(jié)構(gòu)仿生 有限元分析
【學(xué)位授予單位】：燕山大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TG616
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 緒論10-15
• 1.1 課題研究的背景及意義10-12
• 1.2 機床結(jié)構(gòu)優(yōu)化國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀12-14
• 1.2.1 有限元法在機床結(jié)構(gòu)優(yōu)化方面發(fā)展現(xiàn)狀12
• 1.2.2 結(jié)構(gòu)仿生在機床機構(gòu)優(yōu)化方面發(fā)展現(xiàn)狀12-13
• 1.2.3 拓撲優(yōu)化在機床結(jié)構(gòu)優(yōu)化方面發(fā)展現(xiàn)狀13-14
• 1.3 本文主要研究內(nèi)容14
• 1.4 本章小結(jié)14-15
• 第2章 工作臺設(shè)計及分析15-35
• 2.1 球形蝸桿砂輪磨齒機概述15-16
• 2.2 工作臺方案設(shè)計16-18
• 2.2.1 方案一設(shè)計16-17
• 2.2.2 方案二設(shè)計17-18
• 2.3 工作臺部件結(jié)構(gòu)設(shè)計18-23
• 2.3.1 設(shè)計要求18-19
• 2.3.2 工作臺臺面定心方式19-20
• 2.3.3 工作臺組成構(gòu)件的機械結(jié)構(gòu)設(shè)計20-23
• 2.4 導(dǎo)軌的選擇23-24
• 2.5 靜壓軸承選擇計算24-26
• 2.5.1 靜壓軸承尺寸參數(shù)24-25
• 2.5.2 軸承校核25-26
• 2.6 工作臺驅(qū)動裝置26-28
• 2.7 工作臺有限元分析28-34
• 2.7.1 工作臺所受載荷情況簡析28-29
• 2.7.2 工作臺靜力學(xué)和模態(tài)分析29-34
• 2.8 本章小結(jié)34-35
• 第3章 回轉(zhuǎn)工作臺的拓撲優(yōu)化設(shè)計35-49
• 3.1 拓撲優(yōu)化35-40
• 3.1.1 拓撲優(yōu)化方法35-36
• 3.1.2 拓撲優(yōu)化數(shù)學(xué)模型的建立36-39
• 3.1.3 拓撲優(yōu)化流程39-40
• 3.2 回轉(zhuǎn)工作臺拓撲優(yōu)化設(shè)計40-48
• 3.2.1 拓撲優(yōu)化模型前處理40-43
• 3.2.2 拓撲優(yōu)化43-48
• 3.3 本章小結(jié)48-49
• 第4章 工作臺新結(jié)構(gòu)的設(shè)計和分析49-62
• 4.1 結(jié)構(gòu)仿生設(shè)計方法49-53
• 4.1.1 結(jié)構(gòu)仿生簡介49
• 4.1.2 結(jié)構(gòu)仿生設(shè)計流程49-50
• 4.1.3 結(jié)構(gòu)仿生相似理論50-53
• 4.2 仿生優(yōu)化建模53-54
• 4.2.1 仿生需求分析53
• 4.2.2 相似度計算及仿生原型確定53-54
• 4.3 工作臺新結(jié)構(gòu)的設(shè)計54-58
• 4.4 工作臺靜力學(xué)分析58
• 4.5 工作臺模態(tài)分析58-61
• 4.6 本章小結(jié)61-62
• 結(jié)論62-63
• 參考文獻63-66
• 致謝66

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本文編號：913619