桥式龙门铣床滑枕有限元分析及优化设计

以桥式龙门铣床滑枕为研究对象,针对其结构特点,建立了滑枕有限元分析模型,利用ANSYS Workbench对其进行静动态特性仿真分析。根据有限元分析结果,找出原滑枕结构的薄弱环节,设计了5种滑枕结构改进方案,并运用静动态性能模糊综合评价方法实现滑枕改进方案的多目标优选。对优选方案的关键尺寸进行优化,得到最终的滑枕优化结构,并对其进行验证分析。结果表明:对滑枕的结构改进和关键尺寸优化有效提高了滑枕的静动态特性,优化后的滑枕最大变形减小了63.7%,最大应力减小了81.3%,一阶固有频率增加了34.6%,同时,滑枕质量减小了5.3%,实现了滑枕的轻量化设计,为数控机床其它关键零部件的设计提供了有益参考。     

基于正交试验法的龙门铣床滑枕多目标优选设计

为了提高龙门铣床滑枕的静、动态性能,改善机床的加工性能,建立原滑枕有限元分析模型,并利用ANSYS软件对其进行静力学和模态分析,确定了滑枕结构设计变量。以滑枕的质量、最大变形、最大等效应力和前三阶固有频率作为评价指标,采用正交试验设计方法选择设计变量参数组合,制定了16种候选方案;采用灰色关联分析法和组合赋权对正交试验仿真数据进行处理,建立综合评价优选模型,确定了最优设计变量参数组合。对滑枕优选设计结果进行验证,结果表明:滑枕的轻量化效果显著,且静、动态性能得到明显改善,为数控机床其他关键零/部件的设计提供了新思路。     

基于有限元的落地镗铣床滑枕结构设计

为完成四川省德阳市某机械制造有限公司委托开发数控落地镗铣床的项目,从根本上提高TX6916落地镗铣床的动态性能和市场竞争力。针对滑枕内部筋板结构形式,利用有限元法分析了米字型筋板、十字型筋板和X型筋板三种不同筋板结构形式下滑枕的静、动态性能。在选定筋板形式条件下根据外壁板厚度、筋板厚度和内筋板厚度对固有频率的灵敏度分析,选择优化设计变量改进滑枕结构,对改进的结构进行有限元分析并与原有结构相比较,改进结构在静、动态性能都有显著提高。     

高速卧式加工中心滑枕模态分析与优化

卧式加工中心滑枕是连接主轴和主轴箱的关键部件,其动态性能对整机特性有重要影响。在建立滑枕实体模型和模态分析模型的基础上,利用ANSYS有限元软件进行滑枕的模态分析,提出了基于模态分析的滑枕结构动态优化设计方法。优化设计结果表明,通过合理设定滑枕内部筋板宽度及间距和上部长圆孔的尺寸,滑枕的动态性能得到改善和提高。     

大型龙门铣床主轴滑枕结构有限元分析

主轴滑枕是机床中一种必不可少的通用零部件,亦是影响机床工作性能的薄弱环节.运用有限元分析方法进行工作状态下滑枕静变形分析和热-结构耦合变形分析,研究大型龙门铣床主轴滑枕结构变形规律,给出了定性和定量的分析结论,为滑枕结构优化设计提供理论依据和指导.     

基于结构拓扑优化的龙门加工中心滑枕优化设计

对龙门加工中心滑枕的结构进行有限元分析,采用结构拓扑优化设计方法对龙门加工中心的滑枕进行优化设计,获得优化的滑枕结构。并对优化后的滑枕进行验证分析,结果表明该设计方法有效提高滑枕结构刚度,减小滑枕结构变形量,保证加工中心的工作稳定性和加工精度。     

关于立式车床刀架刚度的研究

本文通过对滑枕一刀夹系统的静刚度对比分析，介绍了立式车床立刀架的静刚度及对整机的影响，并论述了滑枕截面的合理选择。     

基于有限元的超重型数控落地铣镗床静力学特性分析

以TK6932超重型数控落地铣镗床为研究对象,针对其可能存在局部强度和刚度不足的问题,利用有限元方法进行计算验证。首先,根据机床结构特点建立了机床整机的有限元模型,基于该模型对机床整机进行静力分析,计算了机床在20种工作位置时自重作用下的应力和变形,进一步对滑枕静刚度进行了计算,分析了滑枕变形与工作位置间的关系。有限元分析结果表明,机床各部分应力水平较低,最大应力20MPa左右,满足强度要求,而滑枕行程在1000～2000mm范围时其挠曲变形量超过了国家机械行业标准,必须进行变形补偿。     

龙门加工中心移动横梁关键结构设计与优化

龙门加工中心移动横梁承受滑座、滑枕等零部件的重量及自身重力的情况下产生弯曲变形,为降低横梁受力变形量和提高横梁静动态特性,采用两种方法对横梁进行优化设计。设计了8种横梁筋板结构及对横梁上导轨面悬臂支撑结构进行了优化设计,运用有限元分析软件对横梁进行了静力学与模态特性分析,得到横梁结构总形变位移量和前六阶振型频率。结果表明,因横梁自重引起的变形占总变形的45.1%;"井"型结构设计最优,其总形变位移量降低了8.98%,质量减轻了329kg,一阶固有频率提高了2.40%,具有良好的静动态特性;筋板结构设计的作用主要体现在减轻横梁质量上,上导轨悬臂支撑结构倾斜设计的作用主要体现在减小横梁弯曲变形上,两种方法的结合使用可有效提高横梁性能。     

基于ANSYS的插床滑枕有限元模态分析

为提高插床的切削加工精度,对其重要零件滑枕的结构进行了分析.首先采用Pro/E软件建立了插床滑枕的三维模型,然后利用ANSYS软件对滑枕进行有限元模态分析,确定了滑枕的固有频率和振型,并对滑枕的结构进行了可靠性评估,指出其薄弱部位.     

基于ANSYS Workbench的滑座有限元分析

应用ANSYS workbench软件,对数控滑枕床身铣床重要零件滑座进行了静刚度有限元分析,并进行了优化设计,达到设计要求.     

带压作业闸板防喷器胶芯磨损行为研究

针对带压作业时闸板防喷器胶芯的耐磨块易发生磨损导致密封失效和起下旧管柱时其工作寿命较小等问题,对带压作业过程中闸板防喷器胶芯磨损行为进行研究。以某油田现场使用的闸板防喷器胶芯为对象,从微观角度分析带压作业过程中胶芯耐磨块主要磨损机制和表面粗糙度对耐磨块磨损机制的影响;利用有限元软件建立胶芯动静密封模型,从宏观角度分析不同工况和摩擦因数对闸板胶芯密封性能及耐磨块磨损规律的影响。结果表明:带压作业过程中耐磨块主要磨损机制为磨粒磨损和疲劳磨损,管柱的粗糙度越大,耐磨块磨损越严重;井筒压力造成的胶芯上部应力集中是耐磨块上部磨损严重的主要原因;管柱与耐磨块圆弧面间的摩擦因数应控制在0.1以内,否则会加速耐磨块的磨损。     

数控车床焊接床身的结构分析

本文采用有限元方法对数控车床焊接床身的静、动态特性进行分析，并用边界元方法分析导轨的局部刚度，为大件机械结构的合理设计与性能分析进行了有益的偿试。     

Failure behavior of a composite T-joint subjected to hydrodynamic ram

The Hydrodynamic ram (HRAM) phenomenon is one of the main types of ballistic battle damages of a military aircraft and has great importance to airframe survivability design. The HRAM phenomenon occurs in aircraft wing structures with internal fuel tanks. HRAM can generate approximately 690 bar (10000 psi) of pressure in the fuel tank. It causes significant damage to the wing fuel tank, which contains the fluid, and the connection structure of the wing fuel tank. The HRAM effect occurs due to the interaction between the fluid and structure, and damage can be investigated by measuring the pressure of the fluid and the dynamic strains on the structure. In this paper, a static test and an HRAM test of a composite T-joint were performed. The HRAM test utilized a ram simulator which can generate HRAM pressure. When a high speed cylindrical puck was fired to the ram simulator filled with water, HRAM pressure was generated, and the pressures of the fluid was measured. The failure behavior of the composite T-joint due to HRAM pressure was examined using the strain gauges and a PVDF sensor which were attached to the surface of the composite T-joint.     

基于基础解的电磁轴承静动特性计算方法研究

研究了电磁轴承静动特性的计算方法,定义了基于局部坐标系的电磁轴承静动特性基础解,推导了任意磁极结构的电磁轴承动力学特性与基础解之间的坐标转换关系;在此基础上提出了利用基础解计算任意磁极结构的电磁轴承静动特性的方法,该方法简捷、快速,是电磁轴承静动特性计算的一套规范化、标准化的方法。     

数控机床动态特性测试与分析研究

应用试验模态分析方法对某型号数控机床进行了模态试验,得到其固有频率、阻尼比、模态振型、动刚度等参数。测试结果表明,主要薄弱环节集中在滑枕、滑板、立柱处。将现代测试手段和模态分析技术相结合,在综合分析实验结果的基础上,提出在滑枕处增加镶条来提高机床动刚度的方法,并用实验验证了改进措施的有效性。     

基于关键时间点的能量等效静态载荷法及结构动态响应优化

基于位移的等效静态载荷法是目前解决动态约束处理困难、计算收敛性差的结构动态响应优化问题的有效途径,针对位移等效静态载荷法的优化结果不准确、工程实用性差等不足,提出一种基于能量等效的动态载荷静态转化方法。该方法通过结构在动、静态载荷作用下能量变化关系推导,分析能量等效的基本原理,在载荷等效转化时刻识别基础上,进一步构建了基于能量等效理论的动态载荷等效静态转化的优化模型,最后应用全局优化算法求解找到了等效静态载荷,并以文献经典算例——124杆桁架结构为例验证方法的有效性和准确性;将理论研究成果应用于发动机活塞的动态优化设计中,验证了方法的工程实用性,同时为基于等效静态载荷法的结构动态响应优化设计提供了一种新的思想。     

基于SVM的电梯制动器静态制动力矩估算方法研究

针对电梯制动器静态制动力矩估算问题,对电梯制动器的动态制动性能与静态制动性能分别进行了研究,利用电梯制动器试验台测试制动器的制动性能,根据实验测试结果提出了一种基于支持向量机的电梯制动器静态制动力矩估算方法,将利用制动器动态制动性能实验得到的制动初始速度与制动过程的平均制动力矩作为估算算法训练数据的输入值,将相同制动器对应的静态制动力矩作为估算算法训练数据的输出值,经过支持向量机算法训练得到估算模型,采用网格搜索法进一步优化估算模型。最后,通过制动实验进一步采集制动性能数据作为验证数据。实验结果显示,电梯制动器的动态制动性能与制动初始速度有关。交叉验证的结果表明,基于SVM的电梯制动器静态制动力矩估算方法能够便捷准确地根据电梯制动器的动态数据估算出静态制动性能。     

基于拓扑优化的加工中心十字滑台结构设计

基于零件结构静态和动态性能及轻量化的总体设计目标,利用结构拓扑优化方法完成了立式加工中心十字滑台的结构设计,解决了零件结构静、动刚度不足问题及质量过重导致的机床加速性能不良等问题。首先,详细分析了十字滑台的工况。其次,针对同时满足十字滑台具有良好的静动态性能并减轻其质量的设计需求,采用结构的柔度最小和基频最大为目标函数以及体积比为约束的多目标、多工况的结构拓扑优化方法,进行了十字滑台的结构拓扑优化设计,获得了其结构构型。最后,分析并对比了十字滑台新结构和原有结构的刚度、固有频率、质量及机床加速性能,验证了新结构具有良好的性能。