本文關(guān)鍵詞：復(fù)合材料機(jī)床床身動(dòng)態(tài)特性的理論與試驗(yàn)研究及結(jié)構(gòu)優(yōu)化

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【摘要】：床身是機(jī)床整機(jī)中的基礎(chǔ)件,它為工作臺(tái)、刀架等部件提供支承,同時(shí)也會(huì)受到切削力等交變載荷的作用。交變載荷會(huì)引起床身的振動(dòng)并嚴(yán)重影響加工精度。由于鑄鐵材料的阻尼較小,因此鑄鐵床身在加工狀態(tài)下會(huì)出現(xiàn)較大幅度的振動(dòng)。近年來,人們研制出了阻尼十倍于鑄鐵的樹脂礦物復(fù)合材料,并將其應(yīng)用于床身的制造中,這一舉措能夠降低床身的振動(dòng)幅度并提高機(jī)床的加工精度。本文在參照原鑄鐵材料磨床床身的基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)出了與其型號(hào)相同的樹脂礦物復(fù)合材料床身,結(jié)合受力分析和有限元仿真,對(duì)床身上主要的受載部位(導(dǎo)軌)進(jìn)行了剛度校核。對(duì)床身的動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行了較為深入的研究,包括對(duì)床身進(jìn)行有限元模態(tài)分析、模態(tài)試驗(yàn)及瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析等。通過對(duì)磨床床身動(dòng)態(tài)特性的仿真和試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比,驗(yàn)證了有限元模型的正確性:通過對(duì)鑄鐵機(jī)床床身與復(fù)合材料機(jī)床床身的模態(tài)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比,驗(yàn)證了樹脂礦物復(fù)合材料機(jī)床床身在動(dòng)態(tài)特性方面的優(yōu)越性。在動(dòng)態(tài)特性研究的基礎(chǔ)上,綜合分析磨床床身的結(jié)構(gòu),將預(yù)埋件強(qiáng)化技術(shù)應(yīng)用到復(fù)合材料磨床床身中,并對(duì)強(qiáng)化后的床身進(jìn)行仿真以驗(yàn)證其有效性。然后對(duì)床身進(jìn)行尺寸優(yōu)化,先選出對(duì)床身動(dòng)態(tài)特性貢獻(xiàn)較大的尺寸作為參數(shù),再以床身的第一階固有頻率為目標(biāo)函數(shù)、以尺寸和體積為約束進(jìn)行ANSYS參數(shù)化設(shè)計(jì),得出最終的優(yōu)化方案。最后對(duì)優(yōu)化方案進(jìn)行驗(yàn)證,結(jié)果表明,在床身體積增加了 2%的情況下,床身的第一階固有頻率提高了4.7%,且靜剛度得到了加強(qiáng)。
【學(xué)位授予單位】：南京理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TG502

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本文編號(hào)：1291495