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《广东工业大学》 2012年
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高架桥式龙门加工中心横梁部件的动态分析及结构优化

周翔  
【摘要】:在中国机械工业中,机床行业位居“母机”行业的特殊地位,机床产业为制造业提供制造装备,对发展国民经济、增强综合国力和国家安全有着重要作用。近十年来中国机床工业的规模有了长足进步,目前中国已是世界机床的生产和消费大国。但国产机床在中高档机床的供给能力方面仍然严重不足,缺乏国际竞争力,中国机床工业还是大而不强,这是由于国内许多机床生产企业的机床设计尚停留在经验的、静态的设计阶段。随着有限元理论的完善和发展,国内外设计人员普遍认识到采用有限元方法进行机床结构的动态优化设计的实用性,但如何保证机床动力学模型的准确性的问题始终未能解决。本文以德丰SDF1016A桥式龙门加工中心为研究对象,对其横梁部件进行研究,修正识别滑动导轨动刚度参数,目的是获得准确的有限元模型,为动态优化设计提供基础。本文主要研究内容包括: (1)对机械结合部的等效动力学模型参数识别方法进行了综述,指出基于模型修正的有限元模态分析与试验模态分析相结合法修正导轨动刚度的可行性。 (2)利用Pro/E和ANSYS Workbench软件协同仿真,在考虑导轨结合面参数情况下,进行横梁部件的约束模态分析和谐响应分析,通过分析固有模态属性和稳态响应,得出横梁部件的薄弱部位及易激发模态阶数。 (3)结合主轴箱的有限元模态分析结果,利用LMS振动噪声测试系统对主轴箱部件进行锤击模态试验,通过模型验证和模型匹配获得准确的模态固有频率、振型等动特性参数。 (4)使用ANSYS Workbench多目标优化工具,以动刚度参数作为设计变量点,并设定变化范围,锤击模态试验获得固有频率为多目标,修正了主轴箱上滑动导轨结合部动力学模型的动刚度参数,为机床进一步优化设计提供准确的参数数据。 (5)对主轴箱这一薄弱部件进行了尺寸优化,以五个结构参数作为设计变量,在不增加一阶振幅的情况下,降低了结构质量并提高了一阶固有频率,相比改进前结构的动态性能有了一定的提高。
【学位授予单位】:广东工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:TG659

【参考文献】
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