论文题目: 龙门加工中心结构动力学建模与优化设计研究
论文类型: 硕士论文
论文专业: 车辆工程
作者: 倪向阳
导师: 张建润
关键词: 结构动态优化,灵敏度分析,建模,模态分析,调谐阻尼器
文献来源: 东南大学
发表年度: 2005
论文摘要: 该论文来源于国家自然科学基金项目“机床结构动态优化创新设计CAE关键技术研究”和江苏省十五重大科技攻关项目“高架桥式高速五坐标龙门加工中心动态优化设计”。论文首先建立了大型五坐标龙门加工中心整机及主要零、部件的CAD/CAE模型,然后采用模态测试理论中的分量分析法对影响整机动、静态特性的滚动直线导轨结合面特征参数进行了识别,在对原整机有限元模型进行分析的基础上,基于灵敏度分析与动态优化技术对主要零、部件筋板布局形式做了优化设计,并且针对原机床设计的薄弱环节提出了几个整机改进方案,最后为了减小机床在实际工作中不可避免的共振区附近的振动响应,设计了调谐阻尼器以进一步提高整机的动、静态性能。本文的创新点主要体现在以下几个部分:(1)首次采用动、静态结合的设计方法对大型五坐标龙门加工中心进行了整机及主要零、部件的优化设计。(2)在横梁结构的优化设计中,改变传统框架式设计思想提出了斜支撑形式的筋板结构,从而改善了整机结构的动、静态特性。(3)对基于筋板布局的结构,提出了灵敏度分析的设计方法,得出了一些结构优化的通用设计规律。(4)在该加工中心的减振设计中成功应用了调谐阻尼器技术,以用来抑制整机在某些共振频率点附近的振动响应,并且取得了很好的实际效果。
论文目录:
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 论文的研究背景
1.2 国内外机床结构动力学建模与优化方法的研究现状
1.2.1 机床结构动力学的建模方法
1.2.2 机床部件和整机结构动态优化方法的研究
1.2.3 调谐阻尼器技术在结构振动控制中的应用
1.3 本文研究内容与主要成果
第二章 基于有限元方法的结构分析理论
2.1 有限元法结构分析理论
2.1.1 有限元分析基本步骤
2.1.2 用有限元法对结构进行静力学分析
2.1.3 用有限元法对结构进行动力学分析
2.2 机床分析的有限元法应用
2.2.1 有限元模型单元简介
2.2.2 直接求解法
2.3 小结
第三章 原机床整机结构有限元建模与分析
3.1 原机床整机有限元建模
3.1.1 机床主要结合面参数的识别
3.1.2 原机床整机与零、部件的CAD 建模
3.1.3 原机床整机有限元模型的建立
3.2 原整机有限元模型的动、静力学分析
3.2.1 原整机有限元模型的静力学分析
3.2.2 原整机有限元模型的动力学分析
3.3 小结
第四章 机床结构的动态优化设计
4.1 横梁结构的动力学模型分析与优化
4.1.1 原横梁结构的动力学模型及分析
4.1.2 横梁模型优化及其优化效果
4.2 立柱结构的动力学模型分析与优化
4.2.1 基于结构动态灵敏度分析的优化设计
4.2.2 原立柱结构的动力学模型及分析
4.2.3 立柱结构动态特性灵敏度分析及优化设计
4.2.4 改进立柱模型及其动、静态特性分析
4.3 箱体结构的动力学模型分析与优化
4.3.1 原箱体结构的动力学模型及分析
4.3.2 改进箱体模型及其动、静态特性分析
4.4 整机改进方案
4.4.1 加支撑整机方案
4.4.2 无立柱整机方案
4.5 小结
第五章 新整机结构与调谐阻尼器的应用
5.1 新整机结构的建模与分析
5.2 调谐阻尼器在新整机结构中的应用
5.2.1 调谐阻尼器（TMD）概述
5.2.2 调谐阻尼器动力特性分析
5.2.3 调谐阻尼器特征参数确定
5.2.4 调谐阻尼器的减振效果
5.3 小结
第六章 动态虚拟设计方法及其在该机床动态优化中的应用
6.1 结构动态虚拟方法
6.1.1 虚拟现实设计与虚拟环境
6.1.2 结构的动态虚拟设计
6.2 虚拟动态设计方法在该机床优化中的使用
6.2.1 现阶段机床产品设计和开发面临的问题
6.2.2 机床结构的动态虚拟设计
6.2.3 该机床结构优化中的动态虚拟设计
6.3 小结
第七章 总结
7.1 论文的主要贡献
7.2 进一步研究展望
致谢
参考文献
发布时间: 2007-06-11
参考文献
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