激光切割机床大臂机械特性分析

论文摘要

以现代有限元方法和模态分析理论为支撑的现代设计方法,己经成为现代机床设计发展的必然趋势。激光切割机床是现代加工行业中不可或缺的机床,具有广阔的市场前景,这就要求设计的机床具有合理的结构和优良的动、静态性能。激光切割机床大臂是激光切割机床主要的承载构件,其结构的静、动态性能直接影响着该机床的加工精度,所以必须保证大臂的工作性能满足设计要求。论文用三维实体建模软件Pro/E建立了激光切割机床大臂的实体模型,然后利用Pro/E和有限元分析软件ANSYS的交换接口,将实体模型导入到ANSYS中,对大臂进行静、动态分析。根据静力分析得到的大臂应力和位移云图,得出结论:激光切割机床大臂的设计强度、刚度存有很大盈余。通过模态分析找到大臂薄弱之处,并进行改进。最后利用有限元分析方法和最优化理论,对激光切割机床大臂优化设计,得到大臂的合理结构。经过验证,优化后的大臂满足设计要求,节省了部分材料,降低了生产成本。本论文的研究方法具有一定的工程实用价值和较广的适用性,对同类大型结构的设计和优化有重要的借鉴作用。随着课题的深入展开,其优越性和实用性将得到更充分的体现,展示出此研究非常广阔的应用前景。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 论文研究的背景
• 1.1.1 国内外激光加工技术的发展和应用
• 1.1.2 激光切割机床产生的背景
• 1.1.3 激光切割技术发展的趋势
• 1.2 课题来源及研究的目的和意义
• 1.2.1 课题的来源
• 1.2.2 本课题研究的目的与意义
• 1.3 本课题的国内外研究现状
• 1.4 本课题研究的主要内容
• 第二章 激光切割机床大臂机械特性分析理论
• 2.1 激光切割机床的加工原理
• 2.2 激光切割机床大臂机械特性分析理论基础
• 2.2.1 有限元的发展历史
• 2.2.2 有限元的基本思想
• 2.2.3 有限元的分析步骤
• 2.2.4 有限元的应用
• 2.2.5 有限元的优点
• 2.3 激光切割机床大臂机械特性分析步骤
• 2.4 激光切割机床大臂机械特性分析工具
• 2.4.1 ANSYS的技术特点
• 2.4.2 ANSYS的基本功能
• 2.4.3 ANSYS的组成
• 2.5 本章小结
• 第三章 激光切割机床大臂结构静力分析
• 3.1 激光切割机床大臂的三维实体建模
• 3.1.1 激光切割机床大臂建模方法
• 3.1.2 激光切割机床大臂结构及参数
• 3.1.3 激光切割机床大臂的三维实体模型
• 3.2 激光切割机床大臂的静力分析
• 3.2.1 ANSYS静力分析的工作流程
• 3.2.2 有限元模型网格的划分
• 3.2.3 有限元边界条件的施加
• 3.2.4 定义材料属性
• 3.2.5 变形结果分析
• 3.2.6 应力结果分析
• 3.3 本章小结
• 第四章 激光切割机床大臂模态分析
• 4.1 引言
• 4.1.1 模态分析理论
• 4.1.2 机械结构动力分析的理论基础
• 4.2 激光切割机床大臂的模态分析
• 4.2.1 定义材料属性
• 4.2.2 定义约束
• 4.2.3 求解
• 4.2.4 查看结果
• 4.3 本章小结
• 第五章 激光切割机床大臂结构优化
• 5.1 优化设计的基本思想和方法
• 5.2 ANSYS优化设计步骤
• 5.3 优化方法的选择
• 5.4 激光切割机床大臂优化模型的建立
• 5.4.1 确定设计变量
• 5.4.2 确定约束条件
• 5.4.3 确定目标函数
• 5.5 优化结果分析及验算
• 5.6 本章小结
• 第六章 结论与展望
• 参考文献
• 发表论文和科研情况说明
• 致谢