基于Kriging模型的主轴箱多目标尺寸优化

以自研五轴工具磨床为研究对象,利用Inventor建立其三维模型,导入ANSYS Workbench建立其整机有限元模型,通过对整机的模态分析与谐响应分析确定主轴箱为影响整机动态特性的关键部件。对主轴箱进行静动态特性分析,以主轴箱1阶固有频率、几何质量与最大变形量为目标函数,以主轴箱各壁厚以及斜度等为设计变量,基于Kriging法建立其响应面模型,对其进行多目标优化,从而得出最优Pareto解集,最后对优化后主轴箱进行验证。结果表明：主轴箱的1阶固有频率从113.03 Hz提升至144.50 Hz,提升了27.84%,几何质量减少了3.83%,最大变形量减少了10.31%,主轴箱综合性能显著提高。     

基于某重型机床主轴箱的静态及模态分析

以某重型机床主轴箱为研究对象,通过三维制图软件Pro/E建立三维实体模型,把模型导入ANSYS中,对主轴箱进行静态及模态分析,获得机床主轴箱的应力分布情况、固有频率和振型。通过ANSYS分析得到的结果为以后对重型机床主轴箱的优化设计提供了理论依据,缩短了设计周期。     

HTM125车铣复合加工中心主轴箱的动力学特性

目的分析HTM125重型双刀架五轴联动卧式车铣复合加工中心关键部件—主轴箱动力学特性,提供优化结构依据.方法应用Solidworks建立HTM125车铣复合加工中心主轴箱三维模型,并把建立的三维模型导入ANSYS Workbench中分别进行模态和谐响应的分析.结果得出车铣复合加工中心主轴箱的前6阶固有频率、振型云图以及关键点沿X、Y和Z向的幅频曲线.主轴箱前6阶振型云图表明了主轴箱发生共振时的振动趋势和箱体的薄弱环节,通过对主轴箱固有频率和关键点谐响应变形量的分析,得到了机床加工时主轴箱应该避开的激振力频率,保证了零件的加工精度.结论得到了主轴箱结构的动态特性参数,为后续主轴箱优化提供理论依据.     

基于螺栓结合的数控车削中心主轴箱静刚度研究

机床静刚度是机床的重要性能指标之一,机床刚度的评价和预测对机床结构设计和加工精度提高有重要意义。数控机床各部件之间存在大量的结合部,结合部的变形占机床总的静变形的85%,在进行机床静刚度分析时,结合部的设置对分析结果的准确性有很大影响。主轴箱与床身导轨之间存在大量的螺栓结合部,基于螺栓结合部利用有限元分析技术,对数控车削中心的主轴箱进行了静力学分析。同时采用一种可靠的检测方法,对此进行了静刚度检测实验。通过分析结果与实验结果的对比,验证了基于螺栓结合部的有限元仿真计算与分析结果的准确性以及分析方法和过程的有效性,为机床主轴箱的刚度预测、评价以及主轴箱的结构改进提供了分析及实验数据依据。     

基于ANSYS的桌面多功能演示机床主轴箱模态分析

利用Solid Works建立了一种用于教学演示的桌面多功能组合式机床的三维模型,按照演示机床使用功能对关键部件主轴箱进行三维建模设计,并将三维模型导入ANSYS Workbench中进行模态分析,确定了主轴箱的固有频率和振型,通过数据分析可知主轴箱的各阶振型在合理的范围内,通过实践检验,其结构符合机械设计要求,为演示机床主轴箱的优化设计提供了依据和参考。     

基于有限元方法主轴箱振动的网格敏感性分析

为研究主轴箱的振动特性,采用基于有限元方法的COSMOS软件对绕线机的主轴箱进行模态分析,模拟了主轴箱前10阶固有频率和对应的振动模态。分析了网格精度对振动模态分析结果的影响,最粗网格的体积约为最细网格的43倍。网格精度对前5阶共振频率的影响较小,对后5阶共振频率的影响较为明显,最大误差达5．7％;在对精度要求不高的情况下,采用系统默认的网格精度可满足模态分析要求,基准误差中的最大误差不超过2．6％。     

CY6140型车床主轴箱传动系统及结构的改进意见

通过对ＣＹ６１４０型车床主轴箱的传动系统及结构的分析，指出该主轴箱在主轴８级中转速时，轴Ｖ存在高速空运转，主轴箱进给反向机构中，刚性差的中间轴Ｘ上的齿轮Ｚ１８转速高，均增加主轴箱的噪声、振动和能耗。在基本保持主轴箱原制造工艺的基础上，本文提出避免轴Ｖ高速空运转和降低轴Ｘ齿轮转速的改进意见，可降低主轴箱的噪声、振动和能耗。     

机床结构优化方法初探

本文针对具有静、动态性能约束条件的机床结构优化设计问题,分析了结构优化的搜寻方法和优化准则方法各自的特点,并对优化准则方法中的试凑过程提出了改进意见。通过机床主轴的有限元—优化设计计算实例,说明改进后的优化准则方法不但使计算程序得到简化,同时总的再设计迭代次数也进一步减少。本文为采用此种方法,对形状复杂的机床结构进行有限元—优化设计,提供了必要的依据。     

砂轮修形机主轴系统的ANSYS动力学分析

在阐述机床动力学的理论基础上,运用 ANSYS 软件建立了砂轮修形机主轴系统的三维有限元模型,并对其主轴系统进行了动力学分析,得出了静动态下主轴系统的前4阶固有频率和振型曲线,通过对静动态2种状态下分析结果的对比,总结了转速、横向力对主轴系统固有频率的影响.为下一步将要进行的砂轮修形机主轴的动态设计打下了基础.     

机械弹性车轮有限元计算与试验模态的相关性研究

为了满足新型机械弹性车轮结构响应预测和动态优化设计的要求,采用有限元计算与试验测试相结合的方法对其振动特性进行了研究。通过有限元分析得到车轮结构的振动模态频率及相应的振型,结合参数灵敏度分析和试验模态对其有限元模型进行修正。基于内积相关度理论,对修正后的有限元计算模态和试验模态参数进行了相关性分析,根据两者的吻合程度,验证了有限元建模及修正分析方法的有效性;修正后的有限元模型精度得到提高,计算结果更加反映了车轮的结构特性,为机械弹性车轮结构动态优化设计研究提供了参考。     

C7620车床主轴的静动态特性的有限元分析

以大连机床厂生产的C7620车床为研究对象,利用大型分析软件ANSYS12．0对该型号车床的主轴静、动态特性进行了有限元分析．静态分析确定了在特定工况下主轴的最大变形量和最大应力值;在动态分析时采用弹簧一阻尼单元模拟轴承弹性支撑的方法,通过分析得到主轴的前5阶固有频率和振型．研究结果对于优化机床主轴部件设计、缩短产品开发周期具有理论和现实意义．     

基于灵敏度分析的连续驱动摩擦焊机结构优化

提出一种基于灵敏度分析的焊机多工况结构优化设计方法.首先利用有限元方法对焊机整机进行静力学分析,找出床身和主轴箱为系统薄弱环节;为提高两者的刚度,对床身和主轴箱结构参数进行了灵敏度分析,根据灵敏度分析结果确定影响整机质量和柔度较大的关键尺寸,并对其进行多工况尺寸优化;对优化后的整机结构静力学分析结果表明,主轴组件径向最大变形满足焊机设计指标要求,整机静态刚度得到提高.最后,通过实验验证了仿真结果的准确性,说明此优化方法对连续驱动摩擦焊机结构优化行之有效.     

数控车床主轴单元动特性分析

在对某型数控车床进行切削动态试验的基础上，建立了机床主轴组件的有限元动力学模型，并对主轴单元的动特性进行了计算和分析，提出了改进意见。文中有限元计算结果与试验数据的误差小于5％。     

稀薄效应下空气静压主轴动态特性分析及试验研究

针对微尺度下空气静压主轴的动态特性问题,建立了体现稀薄效应的主轴有限元模型,对主轴的模态、谐响应进行了研究。首先,基于有限元法对主轴进行建模,轴承部分采用Combin14弹簧单元建模。接着,通过扰动法得出稀薄效应下以及传统情况下轴承的刚度、阻尼参数,将此参数替代主轴模态分析中采用的弹簧单元的刚度、阻尼参数,结合主轴实际工作状态,进而分析出两种情况下的主轴的模态结果。然后,对主轴进行谐响应分析,校核之前模态分析结果。最后,对主轴进行锤击模态试验,从而检验两种状态下的模态分析结果。实验结果表明：稀薄效应下分析所得主轴1阶固有频率值较试验测量值的误差只有3.6%左右,而传统情况下得出的1阶频率值的误差在15%左右,这对主轴系统以后的优化设计和精度控制方面具有一定的理论依据。     

基于Solidworks和ANSYS的加工中心电主轴动静态分析

利用Solidworks和ANSYS建立某主轴一轴承系统的三维有限元模型,分析并计算出该电主轴的静态变形量与静刚度,采用Lanczos算法提取电主轴前四阶模态,又利用Harmonic谐响应分析方法取得电主轴在不同激励下的动力响应。仿真结果表明：该电主轴的动静刚度能够满足要求;电主轴的最高工作转速远离临界转速,能有效避免共振现象的发生。该模型分析为主轴优化设计和再制造设计提供了参考。     

柔性三维拉弯成形工艺稳健设计

分析了型材柔性三维拉弯成形工艺的可控因素和不可控因素,提出了该工艺稳健分析优化设计方法。通过有限元模拟,对可控因素和不可控因素进行正交试验分析,找出了影响较大的因素。采用在减小回弹的基础上控制型材厚度变化率的综合质量损失为目标函数,用响应面模型对其进行函数拟合,然后利用遗传算法对目标函数进行稳健优化。试验验证结果表明:采用该方法进行稳健优化设计后,能够在满足约束条件的情况下有效减小综合质量损失。     

VDF850数控机床主轴动态特性分析

基于VDF850数控机床主轴单元的动态特性,采用弹簧模拟主轴—轴承结合面的弹性支承,建立主轴单元动力学分析的有限元模型。利用有限元仿真软件ANSYS对主轴进行模态和谐响应分析,研究主轴固有频率和预紧力的映射关系,获得切削力激励主轴单元的频率响应特性。结果表明:主轴单元固有频率随预紧力的增加略有增大;主轴的一阶临界转速远大于最高转速8 000 r/min;主轴单元的动力学特性较好。     

纯电动汽车动力电池箱多目标形貌优化设计

针对目前电动汽车动力电池箱结构设计研究的现状,本文以电动汽车动力电池箱为研究对象,对纯电动汽车动力电池箱结构进行多目标形貌优化设计,实现电池箱的轻量化设计。通过建立电池箱有限元模型,基于形貌优化设计原理,构建静态多工况刚度和动态频率特征值的多目标协同优化数学模型,对某动力电池箱上下箱体结构进行轻量化设计,以加强筋的形状参数为设计变量,依据形貌优化结果与加工工艺要求,对动力电池箱结构进行详细设计,并对电池箱进行静动力学性能对比验证。验证结果表明,优化后动力电池箱的一阶固有频率提升到30Hz以上,典型行驶工况下静态应力有一定程度的降低,并实现了结构轻量化设计。该结构设计可行有效,具有一定的实际应用价值。     

基于ANSYS的国产数控机床高速电主轴的仿真分析

为了研究国产数控机床高速电主轴的静、动态性能,通过ANSYS分析软件建立了电主轴的简化有限元模型,对电主轴的静、动态特性参数进行了数值仿真分析;并采用实验模态测试技术验证了有限元模型的有效性和准确性;在此基础上,分析了电主轴支撑跨距对电主轴动态性能的影响规律,确定了电主轴跨距的最优范围.结果表明,有限元仿真与实验模态测试结合,能有效分析电主轴的动态性能,并实现结构的优化.     

机械零部件的动态可靠性稳健优化设计

研究了机械零部件强度、载荷和可靠度随时间的变化规律,并建立了随机载荷作用下的机械零件动态可靠性模型,讨论了动态可靠性灵敏度设计问题,提出了动态可靠性灵敏度设计的计算方法;将可靠性优化设计理论与动态可靠性灵敏度分析方法相结合,建立了动态可靠性稳健优化设计的计算模型,解决了机械零件的动态可靠性稳健优化设计问题。