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。     

虚拟样机技术在机床主轴箱热特性研究中的应用

数控机床在加工过程中,受各种热源的作用形成不均匀的温度场,各部件产生不同程度的热变形,造成加工误差,使加工精度下降。本文利用虚拟样机技术,对XH718数控铣床主轴系统的热特性进行分析,建立了机床主轴系统热特性分析的数学模型和有限元分析模型,计算出机床主轴系统的温度场和热变形,为机床机构优化奠定了基础。     

精密数控机床多主轴系统热平衡试验

对现有的精密数控机床主轴系统进行常规工况实验和空运转实验,提出一种数控机床热平衡试验方法,通过该实验方法可以获得数控机床主轴系统的热敏感点、温度场数据和热位移场数据以及热平衡时间等热态特性,以校验理论仿真分析,并建立误差模型,从而实现对主轴系统热特性的快速校核与加工误差补偿.在具有3个独立磨头主轴系统的直线滚动导轨精密曲面成形数控磨床上,开展多主轴系统热平衡试验方法的具体案例研究,获得了其中两个理论上相同的立式磨头的主轴系统温升变化曲线、热变形变化曲线和热平衡时间等不同的热态特性,论证了多主轴热平衡实验对于消除多主轴机床差异性上的重要性,弥补了多轴系统热态特性分析在理论上分析的不足.通过将热平衡试验获得多主轴系统的热态特性结果用于指导热误差补偿工作,减小了机床热误差控制及补偿难度,提高了机床加工直线导轨曲面精度与工作效率.     

精密数控机床多主轴系统热平衡试验

在对现有的精密数控机床主轴系统进行常规工况实验和空运转实验研究基础上,提出一种数控机床热平衡试验方法,通过该实验方法可以获得数控机床主轴系统的热敏感点、温度场数据和热位移场数据以及热平衡时间等热态特性,以校验理论仿真分析,并建立误差模型,从而实现对主轴系统热特性的快速校核与加工误差补偿.在具有3个独立磨头主轴系统的直线滚动导轨精密曲面成形数控磨床上,开展多主轴系统热平衡试验方法的具体案例研究,获得了其中两个理论上相同立式磨头的主轴系统的温升变化曲线、热变形变化曲线和热平衡时间等不同的热态特性,论证了多主轴热平衡实验对于消除多主轴机床差异性上的重要性,弥补了其在理论上分析的不足.同时,通过热平衡试验获得多主轴系统的热态特性结果,用于指导热误差补偿工作,减少机床热误差控制及补偿难度,提高机床加工直线导轨曲面精度与工作效率效果明显.     

基于Ansys Workbench数控机床导轨的模态分析

为提高高速高精密数控机床的加工精度,本文采用动力学模态分析原理,对机床加工过程中的重要部件——直线导轨-滑块机构进行研究。通过SolidWorks软件建立直线导轨有限元三维几何模型,并运行Ansys Workbench软件进行网格划分及受力分析,提取模型的前6阶固有频率和模态振型,对比分析了模型的动力学性能。分析结果表明,前6阶振型中变形主要发生在导轨上,因为长导轨的结构性质导致结构刚度较小,导轨滑块机构的变形量较大,因此需调整导轨的厚度或导轨两端的预紧力,以降低变形量来满足机床的加工制造要求。该研究为数控机床的性能优化提供了理论依据。     

超跨距横梁Z向导轨面起拱曲线设计与优化

针对数控重型龙门铣床超跨距横梁由于跨度大、质量大,安装完毕后由于重力和溜板滑枕作用力会向下弯曲,其中Z向导轨面的最大挠度可达到1 mm,严重影响加工精度的问题,采用对导轨面预起拱的方法来补偿横梁变形对加工精度的影响.首先,采用有限元方法分析超跨距横梁实际工作时的变形,并采用多项式对溜板滑枕在各位置时横梁Z向导轨面的变形进行拟合;充分考虑由于溜板跨度带来的2条变形曲线对起拱曲线的影响,提出了基于这2条变形曲线进行起拱曲线设计和优化的方法.分析以往各种起拱曲线对刀尖点变形的影响,结果表明:所提出的优化方法较以往的起拱方法更能有效降低横梁变形对机床精度的影响.     

机床导轨淬火变形开裂分析及预防

随着组合机床和精密机床工业的发展,机床主要滑动部件——导轨的要求越来越高.导轨多采用铸铁HT200或HT300材料制造,经表面高频加热淬火工艺加工,以获得高硬度、高耐磨性和长使用寿命等性能.但在实际生产过程中,导轨难免会出现变形、开裂等问题,因而对机床导轨淬火变形开裂现象及原因进行分析并采取有效的预防及改进措施,显得尤为重要.     

ANSYS在数控铣床热特性分析中的应用

数控铣床在多种热源的作用下,产生热变形,影响工件与刀具间的相对位移,造成加工误差,从而影响零件的加工精度.所以,如何减少热变形,提高加工精度,是机床设计中非常棘手和重要的问题.本文在对数控铣床热边界条件进行分析的基础上,应用有限元分析软件ANSYS,对XK717数控铣床进行整机热特性分析,并得出了冷却水的流量和预紧力对主轴轴承温升的影响规律,从而为数控铣床的设计提供了理论依据.     

基于公理设计理论的滚齿机主轴组件改进设计

目的 消除滚齿机主轴组件设计过程中不同设计要素之间的相互耦合,使设计过程遵循设计行业公认的公理进行,提高机床设计效率和滚齿机主轴精度.方法 应用公理设计理论,对主轴各零部件作为一个组件进行设计,系统地分析主轴的功能需求,阐述功能域与物理域的分解过程;应用有限元软件对主轴进行静力分析和热分析进行验证.结果 映射出与公理设计过程相对应的设计矩阵,经独立公理和信息公理优化后得到最终的CAD模型;经有限元软件仿真得到改进前后主轴前端的变形量.结论 这种方法可以在设计初期预测出设计的结果,选出合理的设计方案,改善了设计,提高了设计效率和主轴精度.     

高精度滚珠丝杠磨削加工误差分析

高精度滚珠丝杠是数控机床、精密仪器和仪表等设度的因素,并论述了机床传动误差、机床母丝杠安装精度、丝杠磨削热变形和力变形、砂轮主轴热变形和力变形等对高精度滚珠丝杠磨削加工的影响.为正确合理的使用机床、进而提高丝杠磨削精度提供了理论研究.     

含裂纹结构模态分析的小波有限元法

针对常规有限元在描述裂纹尖端附近应力场方面的不足,提出了基于四边形奇异等参元的小波有限元新方法,该方法将小波有限元和断裂力学理论相结合,建立了含裂纹结构的小波有限元模型,推导了小波单元和裂纹单元的单元刚度矩阵,求解了该结构的前四阶固有频率及振型.将计算结果与ANSYS分析结果比较可知:采用小波单元的求解结果优于900个plane183单元,与1600个plane183单元求解结果吻合,相对误差不超过2%.这表明该方法可用较少单元获得较高计算精度,适宜工程奇异性问题的求解,具有一定的工程应用价值.     

基于组合单元的圆钢管混凝土结构非线性分析

基于圆钢管混凝土组合截面轴力-应变关系和轴力一弯矩一曲率关系实用计算方法,采用U.L列式单元增量平衡方程,引入平面梁单元非线性分析方法,建立了钢管混凝土结构组合单元法非线性有限元分析理论.编制了相应的非线性有限元程序,对已有钢管混凝土结构的面内受力,如钢管混凝土偏压柱、不等端弯矩钢管混凝土偏压柱、钢管混凝土压弯构件和钢管混凝土模型拱肋等进行双重非线性有限元分析,与基于钢管混凝土拉压数值本构模型的分层梁单元非线性分析理论比较.结果表明,两种分析方法的载荷一变形曲线和极限承载力都很接近试验结果,与分层法相比,组合单元法直接根据杆端力求解截面刚度,不用分层计算截面刚度,加快了计算速度.     

刚构桥悬浇施工所用新型挂篮的受力分析

对新型挂篮结构应用平面杆件有限元和三维有限元的方法进行了计算分析。探讨了该挂篮不同荷载工况下的变形和受力计算结果，用三维有限元分析了挂篮施工时同主梁的共同作用的情况。经过平面与三维有限元结果比较，对挂篮的受力和变形提出了分析重视。     

块泽河电站拱坝有限元等效应力强度校核

有限元等效应力法是拱坝设计新规范规定的两种强度校核方法之一,也是新规范规定的拱坝强度设计标准．文中借助于有限元软件ANSYS7．1,对块泽河电站拱坝进行有限元计算及其等效应力计算,并按规范规定的相应强度标准进行校核．介绍有限元等效应力法在拱坝设计中的运用实例．     

具有区间参数的瞬态温度场数值分析

针对不确定结构的瞬态热传导问题,提出一种将结构的各个物理参数和温度的初、边值条件均视为区间变量,并利用区间分析进行处理的方法。对具有区间参数的热传导抛物型方程的求解,在空间域上利用有限单元离散,在时间域上利用差分离散,将区间分析和常规的有限元法相结合,建立了基于单元的区间有限元方法。利用矩阵摄动公式求解结构的区间有限元方程,获得了结构瞬态温度场响应的范围。通过一瞬态热传导问题的算例表明该方法的可行性和有效性。     

基于受力控制和位移控制有限元法的隧道开挖对土体自由位移场的影响

在总结分析前人研究成果的基础上,将弹塑性有限元引入隧道分析,通过应用自编的有限元程序,建立了统一的有限元模型,对"土体-隧道"两者间的作用特征进行了研究,重点进行了两种方法的隧道开挖对土体自由位移场影响的对比分析。计算结果表明,受力控制有限元法更符合施工过程;而位移控制有限元法则与实测值更接近。     

框架元应用中单元划分原则及误差分析

框架元法是一种适用于微机分析大型结构的实用有限元方法。该法具有子结构法的特点和灵活性，同时又具有一般有限元的高效、准确、规范的优点。当其单元划人发合理时，查得到与其它有限元十分吻合的计算结果；但当其单元划分不合理时，其计算结果的误差也会增大。本文就框架元的划分原则提出建议，就产生误差的原因进行较深入的探讨。     

含裂纹结构的区间B样条小波模糊有限元分析

为了解决工程问题中材料和载荷的不确定性给含裂纹结构数值分析带来的困难,提高数值计算的精度和效率,将模糊理论与小波有限元相结合,提出了基于区间B样条小波（B-spline wavelet on the interval,BSWI）模糊有限元分析法.该方法将哑节点断裂单元镶嵌到含裂纹结构的小波有限元模型中,建立了含裂纹结构...     

考虑开挖作用应力的水泥土墙稳定性分析

探讨了有限元应力边坡稳定性计算方法在水泥土挡墙稳定性分析中的应用,并与简单圆弧滑动条分法及毕肖普法计算结果进行了对比,结果表明,有限元应力边坡稳定性计算方法理论依据更合理。     

扩展有限元法在重力坝断裂分析中的应用研究

扩展有限元法是近年来发展起来的分析不连续问题(特别是断裂问题)的一种有效方法。介绍了扩展有限元法的基本原理,给出了采用扩展有限元法进行裂纹扩展分析的方法,最后采用扩展有限元法模拟了混凝土重力坝坝踵裂缝扩展过程,分析了其变形、应力场分布规律。算例表明扩展有限元法在进行断裂分析时克服了常规有限元法的缺点,避免了常规有限元法在分析断裂问题时繁琐的前处理过程,不需要裂纹面与有限元网格一致,不需要在裂缝周围布置高密度网格,模拟裂纹扩展过程时不需要不断地重新划分网格,展示了扩展有限元法在大坝开裂分析中的独特优势。