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《河北工程大学》 2020年
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陶瓷球研磨机床静动态特性分析及关键部件结构优化

程一夫  
【摘要】:随着现代社会的发展,陶瓷材料由于其具有密度低、硬度高、耐热性,耐腐蚀性等特点,在航天,机械,化学等各个领域都有着广泛的应用。氮化硅即Si3N4陶瓷材料被用来生产陶瓷球轴承中的陶瓷球,生产高精度的陶瓷球需要较高加工精度和良好加工性能的陶瓷球研磨机床。为了生产出满足条件的陶瓷球研磨机床,需要对陶瓷球研磨机床进行结构分析和优化。本文分析对象是陶瓷球研磨机床,对其关键部件及整机进行静动态特性分析,根据静动态特性分析的结果确定横梁和床身为优化对象,对横梁和床身进行结构优化,比较优化前后的横梁和床身的静动态特性和质量。本文研究内容如下:(1)建立陶瓷球研磨机床关键部件及整机的三维实体模型,对三维实体模型按一定规则进行简化处理,把简化处理后的三维模型导入到ANSY Workbench软件中,对陶瓷球研磨机床关键部件及整机模型进行材料添加和网格划分。完成机床关键部件及整机的有限元模型建立。(2)对陶瓷球研磨机床关键部件和整机进行静动态特性分析,在分析前做好准备工作,确定关键部件和整机受到的压力载荷,在整机分析过程中进行接触面处理,对关键部件和整机施加约束条件。静动态特性分析结果包括关键部件和整机的变形和应力云图,对应的前六阶模态阵型图和前六阶固有频率,对应的最大变形点处频响曲线。由分析结果得出关键部件和整机结构中需要加强的部分,可以确定横梁和床身为优化对象。(3)采用正交实验设计与多目标模糊优化方法对横梁进行尺寸优化,优化后横梁的静动态特性提高。采用基于ANSYSWorkbench的优化设计模块分别对机床横梁和床身进行结构拓扑优化。优化后的横梁与床身静动态特性提高,质量减少。由此得出,通过对陶瓷球研磨机床的静动态特性分析和结构优化,机床的加工精度和性能提高,机床实现轻量化,为陶瓷球研磨机床在实践中的应用提供了理论依据。
【学位授予单位】:河北工程大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2020
【分类号】:TQ174.6

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