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精密数控车床理论建模与分析

作　者: 张明旭
导　师: 尹志宏
学　校: 昆明理工大学
专　业: 机械电子工程
关键词: 数控车床模型简化有限元法结合部建模
分类号: TG519.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

在机床设计中,以现代有限元法和模态分析理论为支撑的现代设计方法,已、经成为现代机床设计发展的必然趋势,本文所研究CY-K40／550高精密数控车床,要求机床具有合理的结构配置和良好的静、动态性能。在机床结构的动态虚拟设计环境下,如何对模型进行合理简化,如何有效建立整个机床的有限元模型等几个方面进行了全面、系统、深入的理论和应用研究。这些技术的研究与应用,为有效建立能够反映结构本身特性的模型,对机床工作性能的改善、加工精度的提高、开发周期的缩短、开发成本的降低是十分重要的。本文的工作如下：1.归纳了机械结构建模方法的分类,机床结构动态设计的研究现状,并指出了存在的问题和不足。2.应用Pro／E软件,建立了车床主要零部件三维CAD实体模型。以机床底座为例,讨论不同的简化形式对分析结果的影响。在此基础上,建模过程中,忽略小的细节,如小的倒角、倒圆、退刀槽、螺纹孔、加工凸台等。建立了零部件及整机三维CAD实体模型。3.整机建模时,采用接触单元和弹簧阻尼单元来模拟结合面的特征,弹簧阻尼单元模拟结合面的刚度和阻尼特性,接触单元覆盖在两接触表面的节点上,自动跟踪整个变形过程,取得较好的分析结果,以床身和底座结合为例,验证了这一结论。4.在模型简化和结合面处理的基础上,分别处理了底座与床身、床鞍与床身、上托板与床鞍、尾座与床身之间的结合部,建立整个装配体机床的有限元模型,分析其静态、动态特性。从分析结果看,有效可行。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-8
第一章绪论  8-16
  1.1 概述  8-9
  1.2 机械动态设计发展概述  9-12
  1.3 国内外机床结构动态特性研究情况  12-13
  1.4 研究的背景和意义  13-16
第二章结构分析有限元法及基本理论  16-24
  2.1 结构分析中有限元法简介  16-17
  2.2 有限元法静态分析理论  17-18
  2.3 有限元法在动态设计中的应用  18-21
  2.4 有限元分析时单元简介  21-23
  2.5 本章小结  23-24
第三章模型简化与机床主要零部件动态分析  24-36
  3.1 模型简化原则探讨  24-27
  3.2 数控车床主要零部件动态分析  27-34
  3.3 本章小结  34-36
第四章机床结构结合面有限元动力学建模  36-50
  4.1 三维弹性体固定连接界面有限元建模  36-38
  4.2 螺栓固定结合面动力学建模  38-47
  4.3 其它形式的结合部建模  47-48
  4.4 本章小结  48-50
第五章车床整机结构有限元建模与分析  50-62
  5.1 数控车床整机结构有限元建模  50-53
  5.2 整机有限元模型静力分析  53-57
  5.3 整机有限元模型动力分析  57-61
  5.4 本章小结  61-62
第六章结论与展望  62-64
致谢  64-66
参考文献  66-70
附录A 攻读硕士学位期间发表的论文  70

精密数控车床理论建模与分析

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