数控螺杆铣床床身结构的动态优化设计.pdf

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1、第3期组合机床与自动化加工技术NO．32011年3月ModularMachineTool&AutomaticManufacturingTechniqueMar．2011文章编号：1001—2265(2011)O3—0083—03数控螺杆铣床床身结构的动态优化设计刘杰，王海军，王可，孙兴伟(沈阳工业大学机械工程学院，沈阳110870)摘要：以数控螺杆铣床床身为研究对象，利用结构动态设计原理和有限元分析软件的变量化分析技术，对其作动态特性分析并对其结构进行优化设计。动态特性分析结果表明原始床身的低阶固有频率偏

2、低且与机床的激振频率接近，容易产生共振并影响机床的稳定切削。为此根据床身的结构特点，提取床身的典型元结构进行变量分析，以元结构分析结果为依据，对床身结构做优化设计，结果表明经优化后床身的动态性能显著提高，达到了设计要求的目标。关键词：动态特性；结构优化；固有频率；有限元分析中图分类号：TH122文献标识码：ATheDynamicOptimalDesignofBedStructureforCNCScrewMillingMachineLIUJie，WANGHai-j．n，WANGKe，SUNXing—wei(

3、SchoolofMechanicalEngineering，ShenyangUniversityofTechnology，Shenyang110870，China)Abstract：Byusingthetheoryofdynamicdesignandthemethodoff'miteelementanalysissoftware，thedynamiccharacteristicanalysisofCNCscrewmillingmachinebedisfmished．Resultofanalysisshow

4、sthatlow-ordernaturalfrequenciesaretoolowanditisonthesideofmachinevibration~equencythateasilyleadstoresonanceandinfluencesmachinestabilitycutting．Inthiscondition，accordingtothestruc-turalcharacteristicofthemachinebed，typicalelementstructureisextractedanda

5、nalyzedbyvariablepa-rametersmethod．Onthebasisofanalysisresults，themachinebed’Sstructureisdesignedwithoptimizedmethod，Resultindicatesthatthedynamiccharacteristicofmachinebedhasbeenimprovedsignificantly，reachedthedesignrequirements．Keywords：dynamiccharacter

6、istic；structureoptimization；naturalfrequency；finiteelementanalysis式中：[]、[K]——质量和刚度矩阵；O引言{厂}——外激励矩阵，这里为零矩阵；机床作为复杂的机械系统常受振动与噪声等问{}、{}——物理坐标系下的位移和加速题的干扰，严重影响机床的稳定切削及加工精度甚度矩阵。至减少机床的使用寿命，因此改善机床的动态特性式(1)的特征方程为：成为机床优化设计的重要任务¨。I[]一∞[肘]I=0(2)影响机床动态性能的因素比较多也比较复杂，解此

7、方程得tO的m个互异正根，to。(i=1，2，⋯，优化设计时必须做一些简化处理。机械结构的模块m)并按升序排序，0

8、的动态优化的目标准则为¨]：①提高各阶[M]{}+[K]{}={f}[3(1)收稿日期．2010—09—14：修回日期：2010—10—20作者筒介：刘杰(1953一)，男，沈阳人，沈阳工业大学副教授，工学硕士，从事行星齿轮设计和组合机构设计的研究，(E—mail)wangnavy一1@163．corn。·84·组合机床与自动化加工技术第3期固有频率；②保证具有一定抵抗受迫振动和自激振2．3成型盘铣刀的工作频率的计算动的能力；