四轴精密磨床关键部件的机械设计与结构分析

论文摘要

精密加工水平是衡量一个国家制造能力的标准,发展精密加工机床是发展精密加工的重要内容。精密机床技术是各种高新技术的综合结晶,是要持续发展的技术,是不公开的技术,是不能复制的技术,是决定未来竞争力的技术。论文首先论述了平面精密磨床的机械总体结构和技术参数,并根据机床设计原则,全面考虑了各影响参数,对其关键部件的结构设计进行了设计。然后介绍了磨床的伺服传动系统的设计和砂轮修整器的设计。利用先进的三维设计软件关键部件进行三维建模,利用有限元分析软件对其进行动、静态分析,最后对其做优化设计。在结构分析中,首先综述了有限元分析和优化设计的现状及发展趋势,简要论述了有限元静、动态分析的基本求解过程。然后介绍了有限元分析软件的基本功能及使用特点。建立了立柱部件有限元分析模型,建模中,正确分析了立柱的载荷、附加质量、以及立柱的约束条件,合理确定了单元类型及形态。对立柱部件三维实体模型,计算了立柱部件整体变形、前十阶固有频率,并对各阶主振型进行了分析。在此基础上对立柱做了优化设计,改进了其机械结构,提高了其工作性能。本课题主要完成的工作如下:1.四轴数控精密磨床的整体机械设计,以及其关键部件:床身及工作台、立柱、磨头的设计。2.伺服传动系统和砂轮修整器的设计。根据磨床的工作条件以及相关公式,通过计算选择了合适的伺服传动系统,经过对比和研究,独立设计了符合本台精密磨床工作特点的砂轮修整器。3.立柱的有限元分析和优化设计。包括静态分析和动态分析,根据所得结果对立柱结构经行了优化设计,达到了预期目标。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 精密机床设计发展现状
• 1.1.1 精密机床设计的发展
• 1.1.2 现代精密机床设计思想
• 1.1.3 精密机床设计新发展
• 1.2 静、动、热一体化设计与CAD/CAE技术
• 1.3 精密机床发展存在问题
• 1.4有限元的发展状况及发展趋势
• 1.4.1 有限元的发展
• 1.4.2 优化设计方法
• 1.5 课题研究内容
• 第二章 基于有限元法的四轴数控精密机床设计
• 2.1 精密机床结构设计准则
• 2.2 精密机床大件的静刚度
• 2.3 精密机床大件的动态特性
• 2.3.1 精密振动特性的主要指标
• 2.3.2 动刚度的主要影响因素
• 2.4 有限元法在机床结构设计中的应用
• 2.4.1 用有限元法对结构进行静态力学分析
• 2.4.2 用有限元法对机床结构进行动态分析
• 2.5 本章小结
• 第三章 四轴数控精密平面磨床的机械结构设计
• 3.1 磨床的总体目标和参数
• 3.2 磨床的总体结构设计要求和主要部件
• 3.3 磨床的总布局及主要结构设计要求
• 3.4 伺服进给系统的设计
• 3.4.1 电机控制类型的选择
• 3.4.2 伺服进给系统的设计原则
• 3.5 砂轮修整器的设计
• 3.5.1 砂轮修整方式的对比
• 3.5.2 砂轮修整器技术参数及精度要求
• 3.6 本章小结
• 第四章 四轴数控精密平面磨床部件有限元分析与优化
• 4.1 有限元法及有限元分析软件
• 4.2 有限元分析的类型
• 4.3 立柱的三维建模及前处理
• 4.4 立柱的静态分析
• 4.5 立柱的动态分析
• 4.6 立柱的优化设计
• 4.7 本章小结
• 第五章 总结与展望
• 5.1 总结
• 5.2 展望
• 附件一 有限元分析具体流程
• 附件二 磨床图纸
• 参考文献
• 硕士期间发表的论文
• 致谢