大型数控落地铣镗床主轴箱设计研究

通过CAD建立了主轴箱结构的三维模型,采用ANSYS进行静态分析,获得了主轴箱在铣削刚度最弱时应变,根据计算结果以增强刚度为目的改进主轴箱的结构。有限元分析结果表明,改进后结构刚度符合设计要求,为实际设计生产提供了理论基础。     

大型数控落地镗铣床主轴箱的有限元分析

通过三维软件建立了大型数控落地镗铣床主轴箱的三维模型,采用有限元软件建立了有限元计算模型,并进行了主轴箱的静态刚强度分析,计算了主轴箱的应力和变形情况.通过模态分析,计算了主轴箱1至10阶的固有频率和振型.分析结果表明,现有主轴箱的设计模型刚、强度较好,主轴箱的第1阶固有频率较低,相邻阶次的固有频率差别较大.     

HDBS-63高速卧式加工中心主轴箱多目标优化设计

以高速卧式加工中心主轴箱为研究对象,利用三维造型软件Pro/E建立了主轴箱的参数化模型.利用有限元软件ANSYS对主轴箱进行了静力分析和模态分析,得到了其变形、固有频率和振型图.根据实验分析的原理和有限元分析结果,选取了9个设计参数和5个目标参数,在保证主轴箱刚度的前提下,对主轴箱进行了多参数多目标的优化设计.优化后的主轴箱重量降低、刚度提高.本文的优化方法为加工中心其他部件的优化设计提供了可借鉴的方法.     

基于有限元的140 kN摩擦焊机主轴箱响应面优化分析

以140 kN连续驱动摩擦焊机主轴箱为研究对象,应用有限元分析软件对主轴箱进行了静、动态相关特性的分析。为提高主轴箱综合力学性能,并实现主轴箱箱体材料的合理利用,以箱体壁厚等7个结构参数为设计变量进行了中心复合实验设计。根据得到的数据结果,基于Kriging插值法建立了主轴箱的响应面模型,并对各设计变量进行了灵敏度分析。利用多目标遗传算法完成了主轴箱的优化设计,与原结构方案相比主轴箱箱体减重16.6%,实现了焊机轻量化设计。经过对主轴箱响应面模型拟合精度的校验,验证了CCD实验法与Kriging插值法相结合可高效精准地完成主轴箱响应面模型的建立。因此这一优化方法同样适用于其他类型的机床零部件的设计。     

基于ANSYS Workbench的主轴箱有限元分析及优化设计

以高速立式加工中心主轴箱为研究对象,针对其结构特点,利用ANSYS Workbench平台建立了有限元模型。分析主轴箱的实际工作情况,得到其刚度最差的工况位置,对此位置进行了铣削工况下的静力分析。对主轴箱进行模态分析,提取了前四阶固有频率及振型图。根据静动态特性分析结果对主轴箱进行了多目标多尺寸的优化设计。对优化后的主轴箱进行了静动态特性有限元分析,结果表明优化后的主轴箱静动态特性有显著提高。     

基于ANYSY的高速加工中心主轴箱有限元分析及优化

根据经验和使用比拟的方法,设计了高速立式加工中心四种不同布筋形式的主轴箱模型。因为主轴箱的变形会间接引起刀具位置的偏移,所以在有限元分析时引进一质量点来模拟刀尖的空间位置,这样做更加形象地反应由于主轴箱变形而引起的对加工精度的影响。通过ANSYS有限元分析计算出主轴箱在各个方向上的刚度,通过比较可以得出多网筋主轴箱的刚度较大,也就是此方案较优。此方法为机床主轴箱有限元分析及优化方案选择提供技术依据。     

基于拓扑优化的TBT深孔钻床主轴箱轻量化设计

以TBT-ML500深孔钻床主轴箱为研究对象,采用有限元分析结合拓扑优化的方法,在ANSYS平台上对其进行了结构轻量化设计。首先,利用Pro/E软件建立主轴箱初始结构的力学模型并基于ANSYS进行静、动态特性分析;在此基础上,利用变密度法对其进行了拓扑优化,优化目标是在保证主轴箱动、静态性能不降低的前提下,减轻主轴箱的质量;根据优化后的结果结合经验设计方法,对原结构进行了重构设计并进行有限元分析验证。结果表明:改进后的主轴箱结构,一阶固有频率提高了7.11%,质量减小了11.1%,实现了轻量化设计,动态性能也有一定的提高,从而为深孔机床其他关键零部件的结构优化提供了参考。     

基于灵敏度分析与响应面模型的机床主轴箱优化设计

针对机床主轴箱结构优化设计中模型复杂及计算量大的问题,提出一种将灵敏度分析与响应面模型相结合的优化办法。以箱体壁厚和筋板尺寸为输入参数,主轴箱质量、最大变形、最大应力、1阶固有频率作为目标参数进行灵敏度分析,筛选出6个关键尺寸作为优化参数;采用最佳填充空间设计法和Kriging函数法构建主轴箱响应面模型,通过多目标遗传算法对响应面模型进行求解计算。最后对优化后的主轴箱进行有限元分析来验证求解的准确性,优化后的主轴箱质量减轻了13.58%,可以为机床其他类型零部件优化提供参考。     

20MN大型框架式液压机机身有限元分析及优化设计

针对20 MN大型数控框架式液压机机身CAD分析及优化,应用三维软件Solidworks建立了20 MN大型数控框架式液压机机身的三维模型,采用有限元分析模拟软件ANSYS建立了有限元计算模型,并进行静态刚强度分析.计算分析了机身的应力及应变,在此基础上构建了主体结构的优化计算模型,将机身进行了优化设计,并与初始设计进...     

立式加工中心主轴箱静动态特性分析及拓扑优化

主轴箱是立式加工中心的重要部件,其静动态特性对加工中心的加工精度以及平稳性有重要影响。以某型号立式加工中心主轴箱为研究对象,应用SolidWorks建立主轴箱的三维模型,利用ANSYS Workbench软件对其在典型工况下进行静动态特性分析。根据主轴箱静动态特性分析结果可对主轴箱结构进行优化设计。利用ANSYS Workbench中拓扑优化模块对主轴箱结构进行拓扑优化,根据拓扑优化结果以及实际工作情况,对主轴箱结构进行合理的改进。对比改进前后的分析结果可知:改进后主轴箱质量减少2.3%、最大等效应力减小3.34%,静刚度得到提高,达到优化目的。该研究结果为其他类型机床主轴箱优化设计提供参考     

龙门加工中心主轴滑枕结构有限元分析技术研究

龙门加工中心主轴滑枕结构是连接刀具和机床的一个重要部件,其受切削力和受热变形将直接影响刀具的加工精度.通过建立龙门加工中心主轴滑枕结构的有限元分析模型,在计算热源发热量以及主轴滑枕结构热边界条件的基础上,利用ANSYS有限元分析软件在其工作状态下进行切削力变形分析、稳态热变形分析以及热-结构耦合分析.得到了主轴不同转速条件下主轴滑枕结构热态性能及刀盘直径方向变形规律,为该型龙门加工中心主轴滑枕结构优化设计和热变形补偿提供了理论依据.     

高速电主轴单元-主轴箱体结合面模态分析与研究

为准确了解高速电主轴的动态特性、提高加工精度,利用ANSYS Workbench建立基于高速电主轴单元-主轴箱体结合面特性的有限元分析模型,又利用吉村允孝法确定结合面的刚度,而后对其进行模态分析和谐响应分析,得出其固有频率、振型和动刚度。最后采用锤击法试验验证,证明该分析方法的有效性,为产品设计分析提供理论依据。     

高速列车齿轮箱箱体结构设计与静、动态分析

为提高高速列车齿轮箱箱体结构强度,避免因强度不足导致失效问题,应用有限元分析方法对某型号高速列车齿轮箱箱体进行静、动态分析,得到高速列车齿轮箱箱体失效的主要原因是高速列车齿轮箱箱体的结构设计不合理.基于变密度法,建立以高速列车齿轮箱箱体的结构柔顺度最小为优化目标,约束齿轮箱箱体应力和体积的拓扑优化模型;对优化后的箱体进...     

新型6300kN模锻液压机结构有限元分析及优化

利用ANSYS软件中的APDL语言对6300kN液压机组合机架进行三维几何建模,并根据机架的力学模型建立有限元模型,进行组合机架的有限元分析及侧梁结构化设计。对组合机架进行静态有限元分析,得到机架的应力和位移分布规律,对机架的刚度和强度进行了校核。通过对组合机架进行模态分析,得到机架的前10阶的固有频率与相应振型,确保机架的动态特征符合设计要求。根据有限元分析结果,编制相关程序对侧梁结构进行优化,获得理想的结构参数,达到轻量化的目标。     

基于热设计的立式数控铣床主轴箱多目标设计与研究

主轴箱作为主轴系统不可或缺的一部分,其热误差是影响数控机床加工精度的重要因素之一。以热设计为核心,通过结合田口法和有限元法,对主轴箱进行多目标优化设计与研究。搭建了主轴系统热态特性实验平台,以某机床厂的立式数控铣床为研究对象,获得其主轴系统的温度数据;根据实验测得的数据建立9组主轴箱优化模型;采用有限元法对温度-结构场耦合的9组模型进行仿真分析,得到各组模型的温度场分布云图和热变形分布云图,并进一步获得主轴箱结构优化结果和较优水平的主次因素参数组合。结果表明:对主轴箱热变形影响程度由高到低的因素为底板长度L、距离B、肋板宽度A、距离C;对主轴箱质量影响程度由高到低的因素为底板长度L、距离B、距离C、肋板宽度A。该研究为降低数控机床研发成本提供了参考。     

基于有限元分析的减速机箱体造型设计

为解决减速机箱体相似度大、厂家品牌识别度低的问题,提出将把箱体技术要求、企业文化内涵和中国传统文化等融合在减速机箱体外观的设计理念中。将有限元分析方法引入传统的减速机箱体造型设计流程,运用Creo2.0软件进行三维设计并建模;用Ansys Workbench软件对设计模型进行有限元分析;提出了造型与结构一体化的设计方法,通过此方法达到提高各减速机厂家品牌识别度的目的,从而提高产品的竞争力,增强产品造型的创新性,提高造型设计效率。     

高速立式加工中心主轴箱敏感度分析及优化

基于有限元分析方法利用拓扑优化和敏感度分析对主轴箱进行了快速设计及优化。首先,对箱体毛坯进行宏观结构的拓扑优化,结合工艺将结构中所有不需要的材料去除,从而达到结构的合理布局,实现快速设计。其次,对初步建立的主轴箱结构进行敏感度分析,加快有效设计变量的建立。最大程度的提高了箱体的刚度,缩短了产品的设计周期,降低了产品的设计和生产成本。     

永磁同步电主轴电机电磁与控制策略仿真分析

以一种新型卧式永磁同步动静压电主轴为研究对象,对电主轴电机进行电磁及控制策略设计与分析.对电机的主要尺寸和转子、定子等结构的电磁参数进行数值计算,利用ANSYS Maxwell软件对电机进行有限元仿真.针对电机结构特点,设计滑模转速控制/前馈解耦内模-PI电流控制的控制策略.利用MATLAB/Simulink软件搭建永...