基于ansys的数控钻床的有限元分析及优化

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1、6．3．3优化后床身模态计算结果分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．576．4工作台有限元模态分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯586．4．1工作台有限元模型的建立及计算⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一⋯⋯⋯⋯．586．4．2工作台模态结果分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．．．⋯⋯⋯⋯⋯．．586．4．3优化后工作台模态计算结果分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．6l6．5小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯

2、⋯．61第七章总结与展望⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯j⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．627．1全文总结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．627．2展望⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．63参考文献⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯64致谢⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．67攻读学位期间发表学术论文⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯68／--西大

3、掌硕士掌位论文基于ANSYS的数控钻床的有限元分析及优化～1．1课题研究的目的和意义第一章绪论随着国内工业的快速发展，市场对机床的需求量越来越大，对机床的加工性能要求也越来越高，同时，对机床生产企业来说既是机遇也是挑战。某型立式数控钻床是某机床生产企业的畅销产品之一，同时是市面上竞争比较激烈的一种型式。该型号立式数控钻床是采用传统的设计方法，根据经验对比进行的：从简化的力学模型和经验出发，认为某处强度、刚度不够就加大尺寸，没有进行详细的设计计算。为此，在设计阶段，难以准确评价机床的静动态性能和结构的优劣，

4、甚至造成的结果是结构动静态性能的降低，其它的结果是结构尺寸加大，造成材料的浪费等。而现代机床产品正朝着高速、高效、高精度、高性能、低成本、低能耗的“四高-tg．”的要求发展，传统的设计方法无法满足现代机床的设计要求。在随着数值分析方法不断完善和计算机技术的发展的背景下，有限元分析(简称FEA)法则为解决这些复杂的计算和分析问题提供了有效的途径，该方法应用于复杂的结构时，无需对结构做太多简化，．就可以计算出产品各部件在设计载荷作用下的变形及应力，其特点是计算速度快、精度高u1，且能较好地符合工程或结构的实际

5、情况。用有限元方法进行设计、分析和仿真机床的静动念特性正是现代设计方法在工程中的应用。当前，在工程实践中，有限元计算分析与计算机辅助设计(简称CAD)系统的集成应用使工程设计水平发生了翻天覆地的变化，主要体现在缩短设计和分析的周期、减少设计成本、提高产品和工程的可靠性及采用优化设计方法降低材料的消耗或成本等方面⋯。当今，FEA在工程设计和分析中得到越来越广泛的重视，从简单的陆路交通工具(比如自行车、三轮车等)到太空飞行器(比如航天飞机、卫星等)的设计制造都有有限元分析计算的影子。它使得机械设计过程大为缩短

6、，产品的精度及可靠性大大提高，给机械设计带来了广阔的前景¨叫1。机床的结构具有复杂的特点：基础部件在忽略局部细节的情况下，可看成是带有孔的不同规格的板、加强筋和梁的组合，而部件之间又存在多种连接方式，传统的分析计算方法得到的静动态性能结果可能很保守。机床的静态特性包括有整机和机床基础零部件的静态变形，动态特性有整机和主要部件的固有频率及其相应的振型和强迫振动时的响应等。机床结构的静、动态特性对机床加工性能有着重大的影响，不仅影响机床的使、’～广’西大学硕士掌位论文．基于ANSYS的数控钻床的有p艮元分析及

7、优1匕用寿命、加工精度“儿引，也影响机床高效率性能的发挥。因此，钻床结构的研究和动静态特性的有限元分析，对于在满足钻床原有工作性能的情况下优化钻床结构、降低钻床的重量有着十分重要的指导意义。1．2国内外研究现状及其发展趋势机床的加工性能与其静动态性能紧密相关，事实证明，随着机床加工性能的不断提高，对机床静、动态性能的要求也愈来愈高nql。床身及立柱是机床的重要基础部件，因此床身及立柱的静动态性能直接影响到机床的加工精度。在国内外的机床行业研究中，有限元分析和优化在机床上的应用已经越来越广泛。1．2．1有限

8、元单元法在机床结构的动态分析和优化研究近年来，机床动态特性分析方法有了很大的发展，机床动力学特性的研究进入了一个新的阶段。在国外，2001年，AMSharannl利用阻尼单元对车床主轴弹性支承进行动态分析；YCShin临1利用有限元法对机床高速主轴齿轮进行接触分析。在国内，江苏工学院的硕士生付华在他的《主轴部件的动态特性分析及动力修改》的学位论文中，把试验模态分析与有限元计算方法相结合，对主轴部件进行了动态特性分析，找出薄弱细