基于動態(tài)特性分析的機床結合部建模及結構的改進設計.pdf

1、機床的發(fā)展水平和技術標準直接反映了一個國家制造業(yè)的發(fā)展趨勢，也是國家工業(yè)化方面綜合國力的評價標準之一。建立機床準確的動力學模型是研究機床動態(tài)加工特性和結構優(yōu)化設計的前提和基礎。機床整機的動力學特性在很大程度上都要受到機床內各個部位螺栓結合部的影響，而螺栓結合部的建模又是難點問題，研究者大多將精力放在了機床的整機建模方面，忽略了對結合部處建模方法的研究，對相關問題的研究也不夠深入。因此探究機床螺栓結合部處的建模方法和結合部處參數(shù)識別方法具

2、有重要的工程意義和理論價值。
　　本文主要研究了含有螺栓結合部的機床動力學模型的建模，主要包括螺栓結合部的建模過程和結合部處參數(shù)求解的過程，并對已建立好的動力學模型進行了結構的優(yōu)化設計與分析。具體內容如下:
　　首先，設計了簡單的螺栓結合部試驗試件，并得到實物模型以此來研究建模方法和參數(shù)識別方法。確定采用彈簧單元來建立結合部模型的方法，以彈簧單元均勻分布為基礎探究了彈簧單元圓周分布的建模方法，經對比分析最終確定了圓周分布建模

3、方法的彈簧單元個數(shù)和等效直徑的大小。采用有限元仿真分析與模態(tài)試驗相結合的方法對試驗試件的螺栓結合部模型中彈簧單元的剛度進行了參數(shù)識別，并通過改變預緊力矩的方式驗證了該識別方法的正確性。
　　其次，根據(jù)吉村允孝思想，將結合部的建模方法和剛度識別方法應用到結合部平均接觸面壓相等的機床床身地腳結合部的動力學模型中，識別出了地腳結合部處的動剛度值。然后對含有地腳結合部的機床進行試驗模態(tài)分析，對比仿真結果和實驗結果證明了誤差在允許范圍內，即

4、證明該方法的建模和剛度識別是有效的。最終確立了含有地腳結合部的機床動力學建模方案。
　　最后，運用有限元分析仿真方法，對機床的床身進行了動力學性能的分析，確定其薄弱環(huán)節(jié)為內部肋板，然后運用ANSYS Workbench中的結構優(yōu)化設計模塊，通過對床身中肋板尺寸和位置的分析，完成了床身結構的設計優(yōu)化，提高了整體的動力學特性，減輕了床身的質量，節(jié)約了生產成本。該方法可以推廣到機床其他部件的結構優(yōu)化設計中，從而為機床結構的改進和優(yōu)化設計