基于正交试验与APDL的液压机结构优化

基于框架式液压机结构的有限元分析模型,首先根据ANSYS Workbench分析确定床身轻量化优化对象为各类筋板,并且借助正交试验法初步确定了立柱筋板的布局,进而采用APDL参数化模型优化了6种主要筋板的厚度及立柱筋板间距,最后通过仿真验证了模型改进后的设计性能,发现最大位移和最大应力有所降低,床身质量减少了1701....     

基于有限元分析的机床结构优化设计

介绍了对某型号加工中心机床结构的有限元分析。详细分析了整机的前几阶模态。研究后发现由于立柱和支撑板设计的不合理,就会导致机床固有频率较低,振动增大,机床精度下降。针对加工中心机床部件的结构特点,对于立柱,筋板进行结构优选和设计参数优化,并对支撑板采用了拓扑优化和参数优化结合的方法。研究结果表明,通过有限元分析,加工中心机床结构参数得到了较好的优化,从而使整机性能得到了提高。     

基于ANSYS的磨齿机立柱的静动态研究

建立磨齿机样机立柱的三维有限元模型,通过有限元软件对立柱进行静力和动态分析,得到样机立柱静动态特性.设计了几种筋板结构,比较不同筋板型式立柱的静动态性能,根据分析结果选择较理想的立柱结构,为磨齿机的进一步改进设计提供依据.     

基于灵敏度分析的机床立柱结构动态优化设计

以固有频率的提高作为衡量结构动态性能的指标,采用灵敏度分析方法对立柱筋板布局和厚度参数进行了优化设计。利用得到的立柱优化方案建立新的整机模型,并进行重新分析以验证立柱的动态优化设计对整机性能的提高。     

基于拓扑优化与筋板布局的立柱轻量化设计

为了实现机床立柱结构的轻量化设计,对立柱进行拓扑优化研究,根据拓扑优化的材料分布结果设计了立柱的基本外形。根据立柱的外形特点,对比了5种不同类型筋板形式的单元结构,发现W形式的筋板结构材料消耗较少同时综合力学性能较优。选择W形式的筋板对立柱的外形结构进行布局及尺寸优化,得到了最终的立柱结构形式。对新的立柱结构进行有限元分析,结果表明,新设计立柱结构的质量减轻了8.3%,并且其静、动力学性能得到了不同程度的改善,实现了立柱结构的轻量化设计。     

基于有限元分析的拉刀磨床床身结构优化设计

床身是机床的重要基础件,它的动态特性和静态特性直接影响到机床的精度和稳定性.在设计阶段通过建立QMK008拉刀磨床床身的实体模型和有限元模型,基于有限元方法进行仿真计算,得到了原始设计方案床身的变形和模态.根据床身的结构特点和刚度要求对原始方案进行改进,通过有限元分析和对比,发现增加壁厚和筋板厚度床身刚度没有明显提高,采用米字型筋板可以提高床身的静刚度和狭长形床身的固有频率,增加地脚螺栓个数对于提高床身动静刚度也有明显作用.     

LF炉炉盖升降立柱有限元分析

某钢厂LF炉升降立柱的底部局部钢板发生开裂。为此,通过ANSYS Workbench Static Structural模块对LF炉炉盖升降立柱的应力状态进行了模拟分析。分析可知,立柱底部开裂部位应力集中现象显著。提出了LF炉升降立柱结构优化方案:将原有的两道筋板增加为四道筋板,在筋板和立柱滚轮滑动面的连接部位增加工艺圆角。优化后的立柱底部应力集中明显降低实践证明该方案在实际生产中应用效果良好。     

立式加工中心立柱多目标优化设计

在PROE和ANSYS Workbench的平台上建立VL855加工中心立柱结构的参数化模型,进行Static Structural和Modal分析;通过灵敏度分析选定立柱的壁厚、导轨面凸台厚度、筋板厚度、螺栓槽间距为优化的设计变量,立柱的质量、最大变形、第一阶段振型作为目标变量,进行多目标优化。结果表明:优化后,立柱质量减少5.2%,立柱在同样载荷情况下变形量与优化前变形量相近,其低阶模态有所提高,满足工作状态动态要求。     

基于Workbench静刚度分析的DVG850立柱优化设计

采用Workbench有限元分析软件对DVG850高速立式加工中心的立柱进行静刚度分析,并对立柱壁厚、筋的高度以及立柱顶部开口大小进行优化。结果表明:立柱壁厚是影响立柱整体静刚度的主要因素;将立柱壁厚增加10mm,立柱筋高度增加15mm,立柱顶部开口减小25mm,在立柱的总质量增加28.3%的情况下,立柱的刚度能够满足设计要求。     

卧式加工中心立柱有限元分析及轻量化设计

以卧式加工中心立柱为研究对象,首先利用ANSYS Workbench平台构建其有限元模型,并对其进行静动态特性分析.研究分析结果发现立柱过大的质量将影响其整体性能的提升,是原设计的薄弱环节.然后对模型结构尺寸进行了灵敏度分析,得到对立柱性能影响较大的灵敏尺寸,并将其设置为最终优化设计变量.最后以灵敏尺寸作为优化参数、立柱质量作为优化目标、最大变形量和一阶固有频率作为约束条件对立柱进行了轻量化设计,在保证立柱刚度及固有频率的基础上显著地减小了立柱的质量,达到了轻量化设计的目的.     

GMCU2060龙门加工中心横梁结构有限元分析

建立GMCU2060横梁移动龙门加工中心横梁有限元模型,对横梁进行静动态刚度分析,结果表明:横梁结构中加强筋相对薄弱。提出在其余参数不变的前提下、增加加强筋厚度的改进方案。分析结果表明:在质量不增加的情况下,改进后的横梁在重力作用下的最大变形为0.029 mm,一阶固有频率由96 Hz提高到115 Hz,满足设计指标要求。     

新型铁基多孔含油材料滑块型滑动导轨的研究

导轨部件通常是整个机床刚度链中的最薄弱环节之一,因此导轨的力学性能直接影响机床整机的动态性能。提出了一种基于铁基多孔含油材料结合面的滑块型滑动导轨,分析了多孔含油材料结合面的刚度和阻尼特性;设计了多孔含油材料滑块型滑动导轨的一种矩形截面导轨形式,并对其润滑与低速平稳性进行了分析和实验验证;分析了所设计滑动导轨的导向精度,提出了滑块型滑动导轨设计时滑块跨度的设计原则。同滚动导轨相比,结果表明:该类型导轨具有高刚度、大阻尼和自润滑的特点,适合应用在中、较重负荷精密机床。     

Damping models for machine tool components of linear axes

To simulate the dynamic behaviour of machine tools, the stiffness, damping and inertia parameters of the structure are needed. While masses and stiffness parameters of structural parts can be obtained with a static measurement, the determination of damping parameters requires a thorough methodology. In this paper the common methodology for the identification of local damping parameters of machine components was extended by an additional step to isolate the damping of the test object more precisely. Furthermore test benches as well as the identified damping models for components of an exemplary linear axis are presented.     

机-气复合式胸腔模拟器建模与仿真

针对现有胸腔模拟器模拟逼真度不高等问题,研制一种新型机-气复合式胸腔模拟器。分别建立了主胸骨模拟器和肋骨模拟器数学模型,仿真分析模拟器的半径和高度、片弹簧厚度和宽度、腔内压力和压缩位移等因素对胸腔模拟器刚度特性的影响,并实验验证了模型的有效性。结果表明:通过改变模拟器腔内压力及模拟器的半径和高度、片弹簧厚度和宽度等结构参数可分别模拟不同年龄段和不同性别的患者的胸腔刚度。研究结果可为设计新型心肺复苏教学模拟装置提供参考。     

基于ANSYS/WORKBENCH的机床动态性能分析及改进

基于Pro/E与ANSYS/WORKBENCH协同仿真及优化的解决方案,建立了某精密卧式加工中心立柱结构的有限元分析模型。以提高其模态频率为目标,进行了结构型式及尺寸参数的优化设计。在考虑结合面单元特性的整机模型中验证优化效果,结果表明:在降低加工中心质量的同时提高了整机结构动刚度。优化设计方法及结果为机床设计提供了重要依据。     

基于动力学的机床加工运动分析

数控定梁龙门机床的加工精度受多种因素影响,包括零部件的制造、装配误差、材料的刚度阻尼、振动、材料切削厚度等。从提高机床加工精度出发,根据拉格朗日动力学原理建立了机床的动力学模型;分析横梁、床身等部件的自由度关系,建立了机床运动学模型;采用ADAMS软件仿真机床的瞬态动力和运动关系,对比研究了不同的瞬态切削力变化对机床切削位移、速度的影响。结果表明:当机床切削厚度增大时,切削力、切削速度和切削加速度会随之增大,同时切削速度和加速度的变化滞后切削厚度和切削力的变化;在切削受力突变处切削速度有波动,移动加速度有突变,波动时间滞后切削力突变时间。仿真结果与实际机床加工情况吻合,为机床加工的运动分析提供参考。     

The static and dynamic stiffness of interference shrink-fitted joints

The main objective of this work is to investigate the effect of size, surface roughness and the interference value on the static and dynamic stiffness of shrink-fitted joints.Most of the previous research has been concerned with the joint holding load under static conditions without consideration of many of the applications in which the joints are exposed to dynamic loading. The dynamic performance of a machine tool is greatly affected by the collected response of its joints. In many applications in which shrink-fitted joints are used, such as engines and machine tools, their dynamic characteristics can be an important factor in deciding the overall performance of the machine. Hence, studying the joints' stiffness characteristics under static and dynamic conditions is of importance.     

变轴数控机床的静刚度特性分析

刚度是变轴数控机床设计需要考虑的主要因素之一.文章以BKX-I型变轴数控机床为研究对象,利用矩阵结构分析法建立了变轴数控机床的静刚度计算模型.在此基础上,扼要地分析了BKX-Ⅰ型变轴数控机床静刚度在工作空间中的分布规律,并讨论了机床结构参数对刚度的影响情况.     

树脂混凝土填充结构的高速陶瓷铣磨机床减振性能研究

以高速陶瓷铣磨机床的横梁与立柱为研究对象,设计了环氧树脂混凝土填充结构,通过ANSYS Workbench有限元分析软件对原型不填充机身和填充结构机身的动、静态性能进行对比与分析,初步确认填充机身可提高陶瓷加工机床的动、静态性能。通过对填充环氧树脂混凝土机床的谐响应实验,验证了理论分析的正确性。结果表明:填充方法可运用于机床减振,提高机床动、静态性能;填充结构在减振抗振方面具有一定的优越性。