收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

大型机床结构有限元分析

白斌  
【摘要】:目前国内机床行业,在机床结构设计的时候,存在结构不合理、处理工艺不理想、加工规模不够大等问题,制约了整体工业水平的提升;而有限元理论和有限元软件的应用,为解决这些问题、促进机床行业向着大型化和高质量化发展提供了有力的支持。本文以国内某机床厂研制生产的高性能辊式矫平机为研究对象,采用有限元整体建模的方法,运用静力学和动力学理论,并采用振动时效技术和盲孔法实验技术,对该机床结构及处理工艺进行了研究,为掌握机床工作状态下应力情况、优化机床结构和确定机床的处理工艺提供了依据。 文章采用整体建模的方式,建立了三个有限元模型。第一个模型是包含接触非线性的矫平机整体结构模型,主要用于分析极限工作载荷情况下矫平机整体结构和局部关键部位的应力、变形情况;第二个模型是平板模拟模型,用于分析此类结构的模态特性和激振条件下的振动时效效果,与第三个模型进行对比;第三个模型是矫平机床身模型,主要用于分析机床结构的模态,进而分析激振情况下动应力水平,判定振动时效对该结构的作用效果。 运用静力学理论、模态分析理论、谐响应分析理论和振动时效相关理论对模型的就算和分析,本文的主要结论如下: 1,采用静力学理论,对机床整体结构强度和刚度进行了分析。经过研究发现该机床结构在极限荷载下整体应力水平比较合理,不过仍有进一步改进的余地。对结构进行结构优化以后,结构应力和变形水平可以进一步改善。 2,采用静力学理论和接触理论,对机床的主要受力结构——键进行了局部应力分析,找出此类结构的受力特点。分析结果表明键和键槽的区域的应力情况比较合理、局部变形很小。同时经过研究发现局部结构问题会造成该结构特殊位置的应力水平偏高,应该对局部进行改进以均化键的应力水平、降低局部过高的应力。 3,采用模态理论对机床床身和对比的平板模拟结构进行模态分析,找出两种不同结构的模态特点。研究发现床身的模态样式比较多,有局部模态和整体模态;同时振型情况复杂、难以选取理想的激振点和支撑点。相对比而言平板模拟结构的振型简单,激振点和支撑点更容易选取。 4,运用谐响应理论对床身和平板模拟结构进行谐响应分析,得到两种结构在激振条件下的动应力水平。通过分析两种结构的动应力分布发现,平板模拟结构非常适合采用振动时效消除残余应力;而对于床身结构来说,振动时效消除焊接残余应力的效果不理想。 5,使用盲孔法技术对床身结构进行残余应力测试,测试结构表明该结构在振动时效前后焊接残余应力水平并没有明显的变化。从而通过有限元模拟和实验分别验证了床身这类的箱式构件并不适合振动时效技术消除焊接残余应力,硬选用其他时效方式。 研究表明只要合理建模,大型机床结构可以通过有限元软件进行整体分析,通过分析可以获得机床结构的应力、应变和变形等静力学特性和模态、动应力等动力学特性。通过这种方法对机床结构进行更深入的研究,有利于改善机机床的受力和变形情况,提高加工能力,为选取合理的机床处理工艺提供理论依据。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 郭垒;张辉;叶佩青;段广洪;;基于灵敏度分析的机床轻量化设计[J];清华大学学报(自然科学版);2011年06期
2 周理华;黄清平;崔远良;;一种履带梁振动时效工艺应用[J];科技创新导报;2011年16期
3 陈亚宁;;机床制造业的节能减排[J];机械制造与自动化;2011年03期
4 徐世武;安兵;;反变形、振动时效与振动焊接在柴油机机体焊修中的应用[J];甘肃科技;2011年12期
5 张怀凤;;焊接结构件的机床大件[J];机械;2011年S1期
6 周华丽;宫焕;梁勇;;VC系列机床结构简介[J];现代制造技术与装备;2011年03期
7 孙久冰;宋天民;张国福;管建军;;节能环保高效技术在焊接中的应用[J];热加工工艺;2011年15期
8 赵永红;张宁健;;利用CAXA对导风罩的五轴数控加工[J];机械研究与应用;2011年03期
9 孙念明;杨怀强;;关于曲面形龙门机床的结构设计研究[J];中小企业管理与科技(下旬刊);2011年06期
10 曹殿爱;朱力群;阳靖;;频谱谐波时效技术在机械制造业中的应用[J];铸造技术;2011年06期
11 曲会玲;秦月霞;翟杰;;高速切削稳定性研究综述[J];机床与液压;2011年13期
12 李铭;;关于五轴联动加工中心后置处理程序的开发[J];模具技术;2011年04期
13 张行;刘德平;陶征;;基于ANSYS Workbench的CX8075加工中心关键零部件动态性能研究[J];机械设计与制造;2011年07期
14 翁泽宇;张南南;蔡勇;何卫;董凯夫;洪芳;;有限元技术在基于能量平衡的机床动态设计中的应用[J];机械强度;2011年03期
15 陶勇;;Z3080×25型摇臂钻床主传动存在“脱车”问题的改进[J];机电信息;2011年21期
16 刘德胜;;浅谈数控机床的维护与保养[J];机械研究与应用;2011年03期
17 林健;;转塔式组合机床主轴箱设计[J];机械;2011年07期
18 陈世君;陈志广;;H型钢焊接变形的控制[J];中国石油和化工标准与质量;2011年06期
19 郭红星;郑华洲;;仿真教学对数控加工的利与弊[J];科技资讯;2011年20期
20 李小彭;赵志杰;聂慧凡;闻邦椿;;某型数控车床床身的模态分析与结构优化[J];东北大学学报(自然科学版);2011年07期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 张永泉;安志林;余珞珈;;振动时效在机械加工过程中的应用[A];2011年“天山重工杯”全国机电企业工艺年会暨第五届机械工业节能减排工艺技术研讨会论文集[C];2011年
2 孙文新;;16V265H柴油机机体国产化振动时效工艺研究[A];第十七届全国大功率柴油机学术年会论文集[C];2011年
3 蔡敢为;邓培;潘宇晨;王红州;张林;;振动时效技术的现状与对策探讨[A];机械动力学理论及其应用[C];2011年
4 靳红泽;;X射线衍射残余应力测试法在水电站钢岔管振动时效中的应用[A];晋冀鲁豫鄂蒙川云贵甘沪湘十二省区市机械工程学会2007年学术年会论文集(河南、贵州分册)[C];2007年
5 汪王照;;连杆新工艺带来设备投资变化及其特殊机床结构浅析[A];江苏省汽车工程学会第九届学术年会论文集[C];2010年
6 芦亚萍;马振宇;王光庆;贾叔仕;顾荣荣;;振动时效工艺研究[A];华东五省振动工程学会第五届学术交流会论文集[C];2001年
7 胡晓东;;振动时效的过去、今天和未来[A];2008中国铸造活动周论文集[C];2008年
8 孙文新;;机车柴油机油底壳振动时效工艺[A];科技、工程与经济社会协调发展——中国科协第五届青年学术年会论文集[C];2004年
9 胡晓东;;振动时效技术的应用和发展[A];第八届中国铸造协会年会论文集[C];2008年
10 康秀荣;王妍;;振动实效去应力设备的应用[A];第五届电子产品防护技术研讨会论文集(续)[C];2006年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 方英武;机床结构动力边界元建模解析中的关键问题研究[D];西安理工大学;2006年
2 杨帅;机械产品动态性能建模、分析、优化及工程应用研究[D];天津大学;2010年
3 辛志杰;面向产品族的机床结构可适应动态设计理论、方法与应用[D];天津大学;2008年
4 倪晓宇;面向机床结构设计的协同CAE系统研究[D];东南大学;2005年
5 卢庆华;振动对焊接接头组织与性能的影响及其工程应用[D];上海交通大学;2008年
6 张兴朝;基于有限元分析的模块化数控机床结构动态设计研究[D];天津大学;2001年
7 向馗;复杂系统的模式发现[D];浙江大学;2006年
8 商鹏;基于球杆仪的高速五轴数控机床综合误差建模与检测方法[D];天津大学;2008年
9 张学玲;基于广义模块化设计的机械结构静、动态特性分析及优化设计[D];天津大学;2004年
10 张代治;串-并混联研抛机床的运动与控制研究[D];吉林大学;2005年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 白斌;大型机床结构有限元分析[D];山东大学;2011年
2 杨剑;降低残余应力的振动时效装置研究与设计[D];武汉理工大学;2010年
3 于国峰;振动时效关键技术与设备研究[D];东北大学;2008年
4 邢玉龙;振动时效设备及相关技术研究[D];东北大学;2008年
5 芦广苹;基于小波分析的振动时效系统[D];哈尔滨工业大学;2009年
6 李晓;振动时效消除焊接残余应力的仿真及实验研究[D];中北大学;2012年
7 高慧强;振动时效设备的研究与开发[D];东北大学;2010年
8 郭俊康;铝合金厚板振动时效的微屈服机理探讨与试验研究[D];中南大学;2010年
9 周军飞;基于ARM和频谱分析的振动时效系统的设计及其改进[D];哈尔滨工业大学;2010年
10 周玲丰;机床结构静动力分析与典型部件构型设计[D];大连理工大学;2011年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 韦继霄;采用振动时效技术处理工件节能又环保[N];中国工业报;2005年
2 文雯;100个城市推广振动时效技术[N];中国环境报;2008年
3 姜茂云;“十五”期间我国机床出口逐年增长[N];中国工业报;2006年
4 本报记者 秦可;山东铸造行业积极推广振动时效技术[N];中国工业报;2008年
5 左常睿;“振动消除应力专家系统”将在百城巡展[N];科技日报;2008年
6 本报记者 李培森;进口额增锐减 国产机床竞争力提高[N];中国工业报;2006年
7 王庆;振动时效技术[N];中国冶金报;2002年
8 记者 郭姜宁;天星公司研制成TX——VSR智能震动时效装置[N];科技日报;2000年
9 ;透过CIMT2007 认识我国机床工业[N];机电商报;2007年
10 ;CIMT2005新品看台[N];机电商报;2005年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978