大型螺纹磨床拖板动静态特性分析及结构优化
机床立柱结构动态特性分析及优化设计
216 Unsymm etric法
Unsymmetric 法 用 于 系 统 矩 阵 为 非 对 称 矩 阵 的
问题 。
在大多数分析过程中将选用 Subspace 法 、B lock
Lanczos 法 、Power Dynam ic 法 和 Reduce Householder
法 。Damped 法和 Unsymmetric 法只在特殊情况下才
Abstract: H igh2speed metal cutting has been turned to one of the essentials of modern machine tools. To a high2speed machine tool, it needs to have good dynam ic and static behaviors. Therefore, the research on the dynam ic and static behavior of machine2 building industry has been one of the important step s. App lies FEA ( Finite Element Analysis) to analysis the dynam ic behaviors of one numeric high2speed toolπs vertical pole, then makes an op tim ization2design on it. Key words: FEA; Modal analysis; M achine tool; Stiffness; Structural op tim ization
Structura l dynam ic behav iors ana lysis and optim iza tion2design of a mach ine toolπs vertica l pole
高速磨床动态性能分析
1. 1 模态参数的测试与计算 采用快速高效的脉冲激振法, 磨床测点布置如图
1所示。沿磨削力方向激振主轴前端点 1, 其余各点 拾振。用 CF - 910动态信号分析仪对各测点加速度 的响应值进行采样和分析, 得出各点的传递函数。利 用分量分析法求得各阶模态固有频率阻尼比见表 1。
2006 年第 2 期 (总第 166期 )
高速磨床动态性能分析
湖南大学机械与汽车工程学院 ( 410082) 陈根余 朱定军 尤卫民 湖南工业职业学院 ( 410007) 申晓龙
摘 要 基于提高高 速磨削表面质量, 系统研究了高速外圆磨床动力特性 。通过设 计动态性能试验, 找到了样机的振动薄 弱环 节和主要振源, 提出了改进措施。 关键词 高速外圆磨 床 动态性能 振源 改进措施
character istics, v ibrat ion source, im provem ent m eas u res
Structura lOp tmi iza tion o f the Sp ind le System o f 5 - Axis M achining Cen ter Ab strac:t Based on the dynam ic sim u lation of the spin dle system o f 5- ax is m achining center, dynam ic opt i m ization design is done for the bearing suppo rt system and the structure of the sp ind le. T o overcom e the d is advantages of one - support bearing, tw o - support bearing is applied to the fore part o f spindle. T he m in i m um d isp lacem ent of the sp ind le nose is used as objec t ive function to design the structure o f spindle. By these w ays, the stat ic and dynam ic characterist ics of the spin dle system are im proved, sa tisfy ing the design de
基于结合面的大型螺纹磨床整机静动态特性优化
刚度及大件间结合面的刚度。 与磨床上大件的刚度相 比， 结合面的刚度较低， 是磨床的薄弱环节。 现有的研 究表明， 结合面的变形对磨床的总变形影响很大 效地模拟机床的结合面。 吉村允孝对机床结合面等效刚度和等效阻尼进行 建立了结合面在不同单位面积正压力和 了实验研究， 不同结合条件下的等效刚度和等效阻尼数据库
42结合面参数优化根据模态分析谐响应分析以及刚度固频灵敏度分析结果可以发现该磨床整机结构中的结合面薄弱环节包括床身和台面结合面法向刚度床身和拖板结合面法向刚度拖板和砂轮架半圆筒底座结合面法向刚度根据图7并考虑到结合面刚度值实际的提高空间将床身和台面结合面法向刚度kn1提高到124108床身和拖板结合面法向刚度kn2提高到2107拖板和砂轮架半圆筒底座结合面法向刚度kn3提高到1336107再次进行模态分析和谐响应分析
基金项目： 国家科技重大专项（ 2009ZX04001 － 171 － 02 ） 收稿日期： 2011 － 09 － 27 修改稿收到日期： 2011 － 11 － 16 1981 年 12 月生 第一作者 王禹林 男， 工学博士， 讲师，
148
振 动 与 冲 击
2012 年第 31 卷
产大型高品质螺纹的加工质量至关重要， 具有显著的 社会效益和广阔的应用前景。 因此急需针对该大型螺 纹磨床特别是考虑结合面特性参数的磨床整机静动态 特性进行研究和优化。 对十米大型螺纹磨床， 采用弹簧阻尼单元来模拟 主要结合面的接触特性， 用吉村允孝法确定各主要结 合面刚度阻尼值， 采用 ANSYS 软件建立基于结合面特 性的大型螺纹磨床整机有限元模型， 并对其进行静态， 模态及谐响应分析， 找出其薄弱环节。 最后， 研究了各 得到相关的刚 结合面 刚 度 对 整 机 动 态 特 性 的 影 响， 度 － 模态固频灵敏度分析曲线， 识别出对整机动态特 性影响较大的结合面， 并对这些结合面刚度值进行优 最终提高了整机的静动态性能。 化，
球面磨床磨头动力部件的模态分析与优化
，
Ｘ ｈ ｎｅ ，Ｌ ｉ ｇ ， ｉｌｉ Ｉ ｅ ｆ Ｕ Ｑ ａ ＭＡ Ｊ ｅ Ｃ ｉ ｎ ｎ
（ ． ｅ ａｔ ｅ ｔ ｆ ｃ ａ ｉ ｌ ｎ ｌｃ ｉａ Ｅ ｇｎｅ ｎ ， ｕｈ ｕＩｓ ｔｔ ｏ ｄ ｓ ａ Ｔ ｃｎ ｌ ｙ １ Ｄ ｐｒ ｎ ｏ ｈ ｎｃ ｄＥｅｔｃｌ ｎ ｉｅｒ ｇ Ｓ ｚｏ ｎｔｕｅ ｆ ｎ ｕｔ ｌ ｅｈ ｏｏ ， ｍ Ｍｅ ａａ ｒ ｉ ｉ Ｉ ｉ ｒ ｇ
ｎｔ ｅ ｍ ｎ ｄ ｌ ｅｅ ｕｌｆｒ ｒ ｄｎ ｏ ｅ ｅｄｏ ＭＧ ３ ｕ ｒ ａ ｃｎｒ Ｎ ｉ ｌ ｅ ｔ ｅ ｗ ｒ ｉ ｉ ｉｇｐｗ ｒ ａ ｆ ｅ ｅ ｍｏ ｂ ｔｏ ｇ ｎ ｈ Ｓ ６ Ｈ ｎｍｅ ｃ ｏｔ ｌ（ Ｃ）ｓｈｒ ａ ｇ ｎ ｅ，ａ ｄｍ ｄｌ ｎ ｙｉｗ ｓ ｉｌ ｏ ｐ ｅｉ ｒ ｄｒ ｎ ｏ ａ ａａ ｓ ａ ｃ ｉ ｌ ｌ ｓ
２９ —３７．
【４ １ 】彭育辉 ， 高诚辉． 于形状修正 的三 角网格模 型顶点法 基
矢估算方法 ［ ］ 中 国图象 图形 学报 ，０ ０ １ ：４ Ｊ． ２ １ （ ） １２—
１ ８． ４
【３ ２ 】李 仲阳 ， 谢存禧 ， 杨家红 ． 于 Ｓ Ｌ文件 的快速成形 分 基 Ｔ 层算法 与毗邻拓 扑 信息 的快 速提取 ［ ］ 计算 机工 程 Ｊ．
ｍａ ｅ ｄ ．Ｆ ｏ ｍｏ ａ ｎ ｙ ｉ ｒ ｓ ｌ ｎ ｕ ｔｒｐ ｅ ｏ ｎ ｎ ｅ ｉ ｅ ｎ ｇｉ ｄ ｎ ｒｃ ｉａ ｒｃ ｓ ，ｔ ｅ ｗ ａ ｉｋ ｏ ｔｕ ｔｒ ｅ ｉｎ ｗａ ｒｍ ｄ ｌａ ａ ｓ ｅ ｕ ｔ ａ ｄ ｆ ｔ ｈ ｎ ｍｅ ｏ ｘｓ ｄ ｉ ｒ ｉｇ ｐ ａ ｔ ｌ ｏ ｅ ｓ ｈ ｅ ｋ ｌ ｆｓ ｃｕ ａ ｄ ｓｇ ｓ ｌ ｓ ｓ ｌ ｅ ｔ ｎ ｃ ｐ ｎ ｒ ｌ ｆ ｕ ｄ，ａ ｄ ｔ ｅ ｍｏ ｉ ｅ ｎ ｐ ｉ ｚ ｄ ｄ ｓｇ ａ ｒ ｐ ｓ ｄ Ｂ ｎ ｔ ｌｍｅ ｔ ａ ａｙ ｉ ｎ ｏ ａ ｉｏ ｏｎ ｎ ｈ ｄｆ ｄ ａ ｄ ｏ ｔ ｉ ｍｉｅ ｅ ｉ ｎ ｗ ｓ ｐ ｏ ｏ ｅ ． ｙ ｆ ｉ ｅｅ ｎ ｎ ｓｓ ａ ｄ ｃ ｍｐ ｒ ｎ，ｔ ｅ ｎ ｔ ｒ ｒ ｑ ｅ ｃ ｆｔ ｅ ｉ ｅ ｌ ｓ ｈ ａｕ ａ ｆ ｕ ｎ ｙ ｏ ｌ ｅ ｈ
MKQ8312数控凸轮轴磨床动态性能分析及结构改进研究
MKQ8312数控凸轮轴磨床动态性能分析及结构改进研究作者：刘海晶来源：《科技创新导报》 2011年第17期刘海晶(广东省机械高级技工学校广东广州 510450)摘要:数控凸轮轴磨床作为汽车、摩托车等零部件的工作母机,要求具有合理的结构和动态性能。
MKQ8312数控凸轮轴磨床是专为汽车、摩托车、内燃机、发动机、油泵等生产厂家设计制造的专用设备,MKQ8312数控凸轮轴磨床动态性能分析及改进,对于新机床结构动态性能的改善、加工精度的提高、开发周期的缩短和开发成本的降低无疑是十分重要的。
关键词:数控凸轮轴磨床动态特性结构改进中图分类号:TG659 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2011)06(b)-0102-021 国内外数控凸轮轴磨床研制现状在各种金属切削机床中,磨床的NC、CNC化进展最慢,80年代初欧美及日本先后开发CNC控制的无靠模凸轮轴磨床,90年代初开始形成商品化。
国外较典型的机型有:德国Schaudt公司CF5型CNC磨床,Fortuna、Werke公司FN3CNC磨床,英国Butler Newall公司Camtronic型CNC 磨床,日本日平3LCNC磨床等等。
国外,机床结构的动力学修改和动态优化设计等方面的研究发展很快,普遍采用有限元法对机床部件及整机进行动态特性分析,并已用于高速机床的开发和研究中如:西班牙的M.Zatarain用有限元方法对立柱移动式铣床进行模态分析;韩国科学技术高级学院JungDoSuh和DaiHilLee用有限元方法分析高速机;M.A.Elbestawi分析了高速铣削和磨削相结合的加工方法;Chi-Wei Lin等利用有限元模型与动态试验相结合的方法等。
床的主轴外壳的阻尼特性,并用有限元法对高速铣床的滑块结构进行分析。
相比之下,国内数控凸轮轴磨床起步较晚,投入不足,因而发展较慢,但也取得了一些可喜的成绩。
如湖南大学国家高效磨削技术工程研究中心经过几十年艰苦努力,研制了一代比一代先进的凸轮轴磨床。
大型立式螺旋搅拌磨机应用现状
大型立式螺旋搅拌磨机应用现状卢世杰;孙小旭【摘要】介绍了国内外大型立式螺旋搅拌磨机的基本结构、工艺流程以及主要特点,并详细叙述了大型立磨机在矿物资源细磨或超细磨中的具体应用现状.大型立磨机因具有节能、高效、投资少等显著特点,其推广应用必能促进矿山资源的综合利用和节能降耗.【期刊名称】《铜业工程》【年(卷),期】2014(000)002【总页数】5页(P38-42)【关键词】立磨机;矿物加工;细磨;超细磨;应用【作者】卢世杰;孙小旭【作者单位】北京矿冶研究总院,北京100160;北京矿冶研究总院,北京100160【正文语种】中文【中图分类】TD453+.91 引言众所周知，工业矿物加工的细磨以前主要采用球磨机来完成，但是随着矿物资源的变化以及加工成本的上升，人们更加注重细粒嵌布共生矿物的高效解离上。
传统球磨机很难达到目标要求，因此人们试图寻找和发明更高效、更节能、更超细的粉磨设备。
在此背景下，立式螺旋搅拌磨机就应运而生了。
20世纪40年代，国外开始研制搅拌磨机，1948年高速搅拌磨机(Du Pont砂磨机)问世，1952年日本河端重胜博士发明了塔磨机。
直到上世纪60年代，各种搅拌磨机才开始迅速出现［1－2］。
现如今，国内外已经有多种类型的立式螺旋搅拌磨机。
2 立磨机结构及工艺流程分析2.1 Metso VERTIMILL美卓(Metso)公司的立磨机(VERTIMILL)研发于1980年，为一种大型立磨机，此磨机是一款机械结构非常简单的设备，磨矿腔室内挂有一个搅拌螺杆，利用球面滚柱轴承予以支撑，并采用一台定速电机和一套行星齿轮减速器进行驱动。
如图1所示为一台标准配置的大型立磨机及其主要组件。
图1 VERTIMILL标准配置及主要组件如图1所示，美卓公司的大型立磨机主要有垂直筒体、螺旋体、分级设备及驱动装置等部分组成。
此款立磨机使用垂直安装于磨腔内的螺旋式搅拌器对介质和矿浆进行搅拌，搅拌器边缘线速度约为3m/s～5m/s，研磨介质一般为高密度钢质或陶瓷球。
大型数控龙门平面磨床动态特性的有限元分析
大型数控龙门平面磨床动态特性的有限元分析*董凯夫1,2,翁泽宇1,沈晓庆1,卢 波1,段京虎1,扬 托1(1.浙江工业大学机电工程学院,浙江杭州310014;2.杭州机床集团有限公司,浙江杭州310022)摘 要:磨床的动态特性影响加工质量和切削效率。
本文建立了某大型数控龙门平面磨床的三维有限元模型,通过有限元动力学分析,得到该磨床的各阶模态参数,分析了各阶振型对机床动态特性影响,为大型数控龙门平面磨床结构的改进设计提供了理论依据。
关键词:动态特性;有限元分析;平面磨床中图分类号:T G586 文献标志码:A机床振动使工件和刀具的相对位置和相对速度发生变化,切削过程变得恶化,限制了加工质量和切削效率。
而机床的振动按其产生的原因可以分为自由振动、受迫振动和自激振动。
自由振动的频率是系统的固有频率,受迫振动的频率是激振频率,自激振动的频率接近于系统的固有频率。
因此研究机床结构的动态特性即机床的固有频率和振型是分析评价机床动态性能的重要指标。
模态分析主要是用于确定结构的动态特性:固有频率和振型。
本文以某种型号的大型数控龙门系列平面磨床作为研究对象。
首先对磨床进行模态分析,得到磨床的各阶固有频率和它们的振型,并对各阶振型进行分析,为磨床的改进提供可靠的依据。
1 模态分析的基本理论一个具有N个自由度的粘性阻尼系统,其自由振动方程可表示为:[M]{ }+[C]{u }+[K]{u}=0(1)其中[M]、[C]、[K]分别为系统的质量、阻尼及刚度矩阵,{u}为系统各点的位移响应向量。
[M]、[K]通常为实系数对称矩阵,而[C]则为非对称矩阵,因此上面的方程是1组耦合方程,当系统自由度很大的时候,求解非常困难。
将上述耦合方程变为非耦合的独立方程组,这就是模态理论所要解决的问题。
令:[u]=[{ 1}{ 2} { r} { n}]{q}(2)其中:[ ]=[{ 1}{ 2} { r} { n}]为振型矩阵; {q}为模态坐标;{ r}为第r阶振型。
基于结合面的大型螺纹磨床整机静动态特性优化
ｐｒｍ ｔｒ ｏ ｓｏｎ ｒ ｃ ｅｅｃｎｉｅｅ ｓ Ｅｍｏｅ．Ｔ ｅｃｎａｔｅｔｒｓ ｆｈ ｉ ｒ ｃ ａ ｉ ｌ ｅ ｉ ａａ ｅ ｓ ｆｔｊｉｔ ｕｆ ｅｗ ｒ ｏ ｓ ｒｄｉ ｉ ｄ １ ｈ ｏ ｔ ａｕｅ ｅ ｏ ｔ ｕｆ ｅｗ ｓ ｍｕａ ｄｗｔ ｅ ｉ ｓ ａ ｄ ｎ ｔＦ ｃｆ ｏｔ ｊｎ ｓ ａ ｓ ｔ ｈ ａｓｒ ｇｄ ｍ ｉｇｅｅ ｎ ， ｎ ｅｓ ｆ ｅｓ ｎ ａ ｉｇｏ ｅ ｏｎ ｓｒ ｃ ａ ａｃｌｔ ｉ ｏｈｍｕａＭｅ ｏ ． ｈ ｐ ｎ －ａ ｐｎ ｌ ｉ ｍｅｔ ａ ｄｔ ｔｆ ｓ ａ ｄｄｍｐｎ ｆｈ ｉｔ ｕ ａｅｗ ｓｃｌｕａ ｄｗ ｔ Ｙ ｓｉ ｒ ｈ ｉｎ ｔ ｊ ｆ ｅ ｈ ｔ ｄ Ｔｅ ｈ
振
第 ３ 第２ １卷 ０期
动
与
冲
击
Ｊ ＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＶＩ ＲＡ ＯＮ ＡＮＤ ＨＯＣ Ｂ ＴＩ Ｓ Ｋ
基 于结 合 面 的大 型螺 纹磨 床 整 机 静动 态 特 性优 化
王 禹林 ，吴 晓枫 ，冯虎 田
（ 南京理工 大学 机械工程学院机械 电子工程系 ， 南京 ２ ０９ ） １０ ４
ｒ ｓ ｌｓｓ ｏ ｄ ｔ ｔｔ ｅ ｓａ ｉ ｔｆｎ ｓｅ ｎ Ｘ，Ｙ ａ ｄ Ｚｄ ｒ ｃ ｉｎ ｎ ｒ ａ ｅ ｂ ５％ ，１ ｅ ｕ ｔ ｈ ｗｅ ｈａ ｈ ｔ ｔ ｓｉ ｅ ｓ ｓｉ ｃ ｆ ｎ ｉｅ ｔ ｓｉ ｃ ｅ ｓ ｙ １ ｏ ９％ ａ ｄ ７％ ；ｅ ｃ ｄ ｌｆｅ ｕ ｎ ｙ ｎ ａ ｈ ｍｏ ａ ｒ ｑ ｅ ｃ ｉ ｃ ｅ ｓ ｓａ ｉｆｒ ｎ ｅ ｅｓ，ａ ｈ ｒｔｍｏ ａ ｒ ｑ ｅ ｃ ｎ ｒ ａ ｅ ｙ １ ｎ ｒ ａ ｅ ｔｄ ｆｅ ｅ ｔｌｖ ｌ ｎｄ ｔ ｅ ｆ ｓ ｄ ｌｆｅ ｕ ｎ ｙ ｉ ｃ ｅ ｓ ｓｂ ０％ ；ｔ ｅ ｒ ｓ ｎ ｎ ｍｐ ｉ ｄｅｉ ｅ ｕ ｅ ｂ ｕ ／ ｉ ｈ ｅ ｏ ａ ｔａ ｌ ｕ ｓ ｒ ｄ ｃ ｄ ａ ｏ ｔ１ ｔ ２，ａ ｈｅ ｖｂ ａｉｎ ｏ ｈ ｏｅ ｇ ｎ ｒｉ ｕ ｐ ｅ ｓ ｄ ｏ ｖｏ ｓｙ． ｎｄ ｔ ｉ ｒ ｔｏ ｆｔ ｅ ｗｈ ｌ ｒ ｄｅ ｓ ｓ ｐ ｒ ｓ ｅ ｂ ｉ ｕ ｌ ｉ
机床结构动态性能研究综述-刘康康-2015-4-22
机床结构动态性能研究综述刘康康（北京信息科技大学机电工程学院，北京100192）摘要--阐述了机床结构动态性能的研究现状及范围，从整机动态性能、关键部件动态性能，以及结合部动态性能三个方面进行论述分析给出具体实例，并给出了进一步研究的建议。
关键词:整机动态性能；关键部件动态性能；结合部动态性能Abstract--This paper expounds the present situation of the study on dynamic performance of machine tool structure and the scope, key components from the machine dynamic performance, dynamic performance, dynamic performance and the integration of three aspects discusses analysis of specific examples, and gives Suggestions for further research.Key words The machine dynamic performance The dynamic performance of key parts Integration of dynamic performance0引言社会生产中数控机床的使用范围越来越广，生产对机床的要求也越来越高，除了要求机床重量轻、成本低、使用方便和具有良好的工艺可靠性外，还要求机床具有良好的加工性能。
事实证明，随着机床加工性能的不断提高，对机床结构动态性能的要求也随之增加。
本文在对机床结构动态性能进行研究时，将机床结构动态性能定义为机床整体或者机床某子结构在动态力作用下所表现出的性能，包括模态、阻尼和动刚(柔)度等。
经过大量的文献调研，围绕机床结构动态性能的相关研究，并在分析与总结的基础上进行归纳，同时提出进一步研究的建议。
大型磨床床身起吊时的有限元分析
２００７年第３期（总第１７１期）大型磨床床身起吊时的有限元分析木仇葳１汪中厚１黄海涛２蔡新娟２上海理工大学１（２０００９３）上海机床厂有限公司２（２０００９３）摘要运用三维软件Ｐｒｏ／Ｅｎｇｉｎｅｅｒ对某大型磨床床身进行了精确的几何建模，同时应用Ｐｒｏ／Ｅｎｇｉｎｅｅｒ及其子模块Ｐｒｏ／Ｍｅｃｈａｎｉｃａ模拟了床身起吊时的各种实际起吊姿势，在考虑到自身重力的作用下，对大型磨床床身模型进行了强度仿真分析，得出了有益的结论。
关键词磨床有限元Ｐｒｏ／Ｍｅｃｈａｎｉｃａ应力强度分析大型磨床的床身在加工和安装过程中常常需要对床身进行起吊，翻转等工序。
由于床身尺寸长、自身比较重，而且为提高工作效率一般采用两点起吊方式，因此在进行此类操作后，有可能出现因床身强度不足而产生裂纹等缺陷。
本文就是运用Ｐｒｏ／Ｅｎｇｉｎｅｅｒ及其子模块Ｐｒｏ／Ｍｅｃｈａｎｉｃａ三维分析软件，建立床身的精确几何模型和物理模型，在考虑到自身重力的作用下，进一步分析了各种实际起吊工况时的床身强度，从而能够帮助判断实际操作人员在起吊床身时是否因操作不当而引起应力过大而产生裂纹等缺陷。
为了找到床身在各种起吊方式下，何处的应力最大，我们采用了有限元分析方法。
现代有限元分析方法就是在产品的设计阶段通过三维软件在计算机中建立机械零部件的数字化模型，并赋予其物理特性，在外界载荷作用下，可以自动找出机械零部件的每一点的应力大小，从而可以判断该零部件是否会出现强度不足以及何处强度最薄弱的问题。
本文通过应用Ｐｒｏ／Ｅｎｇｉｎｅｅｒ和其子模块Ｐｒｏ／Ｍｅｃｈａｎｉｃａ三维分析软件对磨床床身进行了有限元仿真和分析，考虑到了八种实际操作中会出现的起吊方式，得到了每一种起吊方式的自身重力作用下的床身应力分布，找到了最大应力出现的位置，以及最危险的起吊方式。
复杂（有很多肋板）。
对于这种大型复杂模型，如果直接用实物来进行实验的话，不仅成本高而且很难找到强度薄弱的地方。
基于元结构的螺杆转子磨床床身动静态特性分析与优化
摘 要 ：螺杆转子磨床床身是关键的承载大件， 其动静态性能的好坏将直接影响整机的加工精度和稳定性。为实
现床身的快速动态优化设计 ， 首先基于元结构理论 ， 使用 Ａ Ｓ Ｓ软件仿真分析了床身筋格元结构各主要参数对其动态 特 ＮＹ 性的影响。在此基础上 ， 以提高床身低 阶模态 固有频率和降低床身重量为 目标 ， 对床身 的结构参数进行优化 ， 同时通过 静
（ ｃ ｏｌ ｆ ｃａｉａ Ｅ ｇ ｅｒ ｇ Ｎ ｎｉｇＵ ｉ ｒ ｔ ｏ ｃ ｎｅａ ｄＴ ｃｎｌｇ ， ａ ｎ １０４ ｈ ａ Ｓｈｏ ｏ Ｍｅｈｎｃｌ ｎｉ ｅｉ ， ａｊ ｎｖ ｓｙ ｆ ｉ ｃ ｎ ｅｈｏｏｙ Ｎ ｍｉｇ２０ ９ ，Ｃ ｉ ） ｎ ｎ ｎ ｅ ｉ Ｓ ｅ ｎ
振
第３ 第ｌ １卷 ６期
动与冲Fra bibliotek击 Ｊ ＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＶＩ ＢＲＡＴ ＯＮ Ｉ ＡＮＤ ＨＯＣ Ｓ Ｋ
基 于元 结构 的螺 杆转 子磨 床 床 身 动静 态特 性 分析 与优 化
王禹林 ，孙文钊 ，冯虎 田
（ 京理 工大学 机械工程学院机械 电子工程系 ， 南 南京 ２０ ９ ） １０４
Ａｂｓｒ ｃ ｔ ａ ｔ： Ｔｈ ｄ ｆ ｓ ｒｗ ｒ ｔｒ ｇ ｉ ｄ ｒ ｉ ａ ｋ ｙ ａ ｔ ｏ ｅ ｒ ｌ ａ ａ ｗｅ ｇ ｔ ｅ ｂｅ ｏ ｃ ｅ ｏｏ ｒｎ ｅ ｓ ｅ ｐ ｒ ｔ ｂ ａ ｏ ｄ ｎｄ ｉｈ ，ｗｈ ｓ ｄ ｎ ｍｉ ａ ｄ ｓａ ｉ ｏ ｅ ｙ ａ ｃ ｎ ｔｔｃ
力分析验证 了优化方案的可行性。优化后 ， 床身低 阶固有频率得到 了较大幅度的提高 ， 中一 阶固有频率提 高了２ ．％ ， 其 ２３ 床身的重量下降 了 ８３ ％ ， ．９ 同时静刚度也有明显提高 ， 改善 了床 身 的动 静态特性 ， 节约 了制造成 本。该方法 对其他类 似 关键零部件 的动态优化设计具有一定的借鉴意义。 关键词 ：元结构 ； 身； 床 动静态特性 ； 参数优化
大型数控磨床工件支撑单元设计研究
对于工件支撑的基本需求需要保证具备刚度、抗震等性能， 同时保障吊运的安全。工件支撑在数控设备中的作用是提供强大 的支撑。支承件本身包括底座、升降台等多个部分。其存在主要 目的是提供支承，因为机床切削作业期间，设备运作会承受一定 自重与切削力等，缺乏支撑难以保障作业的有效性 ；其次是机床 长期使用后，各部件之间的位置是否能保持对应的运行轨迹。 1.2 支承件的设计需求
现有某公司的大型数控磨床设备，该设备从 2014 年使用以 来，在精磨作业中，经常产生振纹现象。导致加工的零件难以满 足设计需求，造成大量的曲轴报废，对公司的经济造成极大的损 失。生产厂家曾上门维修，未能有效解决轴颈表面出现的振纹现 象。为了避免公司的损失增大，针对上述问题进行技术研究。对 设备的实际故障原因进行探究，经过一系列的故障疑点排除诊 断后，发现问题集中在中心架的质量上，中心架的结构设计不科 学，存在传动部分承轴与其他结构之间间隙过大，这种设计难以 对其进行修复 ；在支撑点的位置采用的固定螺钉，难以保证紧 固性，导致支撑结构存在窜动的现象。同时基于剪切力极易导致 螺钉断裂，使负载落在齿轮上，对齿轮运行造成影响 ；此外，浮 动磨削时，设备运作造成中心架变形，降低结构的刚性 [2]。
作用，需要对支承件热变形现象加以控制，通常会采用改善散热 条等方式，减缓热变形带来的影响 [1]。
（4）内应力。支承件在各环节的加工过程中，应用的材料内 部会在加工工艺下出现内应力变形的现象。加工使用造成内应 力重新分布等变化，进而对内部应力造成影响，出现变形，超出 实际的使用范围。对此，设计支承件结构时，应基于结构与材料 两方面入手，要尽可能保证其应力保持较小的范围。对于铸造的 立柱等大型工件，应保证金属在结构上的有效分布，避免不均匀 现象产生，在焊接等工艺结束后及时处理。
机床主轴动静态特性分析项目讲义
机床主轴动静态特性分析机床主轴通常在高速状态下工作，因此其动静态特性必须很高，才能满足加工质量要求，因此对机床主轴进行静力学分析和模态分析是很有必要的。
静力学分析主要是得出机床主轴的刚度，并且得出在典型加工条件下，主轴前端的最大位移，看其是否满足静态要求；动力学分析得出主轴振型以及主轴固有频率，从而判断主轴设计是否合理，并且在此基础上优化结构设计。
机床主轴的动态特性包括临界转速、主振型和固有频率等方面，这是机床主轴动态特性的主要方面。
当机床主轴的转速达到或接近临界转速时，会引起机床的共振，使机床震动加剧，加快刀具的磨损，降低加工质量，恶化加工环境。
因此为了避免这种情况的发生，对机床主轴的临界转速的研究是很有必要的。
为了保证加工质量及加工安全要求，主轴的最高转速应该低于临界转速的百分之七十五。
1.机床主轴静态特性分析（1）建立模型打开proe软件界面，建立如图（1）所示模型，并导入ansys workbench中图1 主轴模型的建立（2）添加材料属性信息机床主轴的材料为40Cr，其相关参数见下表（1）：（3）设定网格划分参数并进行网格划分制定网格尺寸为3mm,进行网格自动划分，划分结果如图（2）图2网格划分结果（4）施加载荷以及约束对有限元模型进行加载时，按照机床在典型加工工艺条件下工作进行计算，算出其在切削时的径向力，如在前面的3.2.2章节已经得出在此工况下轴的受力，在进行静态分析时，其唯一载荷为主轴前端施加的切削力的径向分量 Fr= 193.8 N 。
前轴承为固定端，故只约束其X 方向的移动自由度,后轴承在轴向（X 向）存在游动。
然后进行求解，最终得出机床主轴的静力变形如图（3）所示。
图3 机床主轴静力变形云图从图（3）中可以得出，主轴前端最大变形量为Max=1.14μm ，因此主轴静刚度为： MaxF rr =K 代入数值得：r K =170N/μm 。
在后期的参考文献的查找中以及老师的指导下，发现如果把前端三个轴承等效为一组弹簧时，结果误差很大。
分析高精密立式磨床故障及优化措施
05
高精密立式磨床故障排除与维护建议
建立完善的维护体系
制定日常维护计划
根据高精密立式磨床的实际使用情况，制定日常维护计划，包括 清洁、检查、调整和润滑等步骤。
定期大修
针对关键部件和易损件，制定定期大修计划，确保磨床始终处于良 好状态。
建立维护档案
为每台磨床建立维护档案，记录维护细节和故障维修过程，为后续 维护提供参考。
定期检查与保养
01
定期检查
按照维护计划，定期对磨床的各 个部件进行检查，确保没有异常 情况。
及时调整
02
03
更换易损件
针对检查中发现的问题，及时进 行调整，保证磨床的精度和性能 。
针对易损件，如轴承、密封件等 ，定期进行检查和更换，防止因 小问题导致的大故障。
快速故障排除流程
故障诊断
制定维修方案
高精密立式磨床的主要故障类型包括 机械故障、液压故障和电气故障。其 中，机械故障是最为常见的故障类型 ，主要涉及齿轮、轴承、导轨等机械 部件的磨损、松动等问题。液压故障 主要表现为油路堵塞、液压阀失效等 。电气故障则包括电机损坏、电路断 路等问题。
故障原因分析
高精密立式磨床的故障原因主要包括 设计缺陷、制造误差、使用不当和维 护不当等方面。其中，设计缺陷主要 表现为结构不合理、选材不当等；制 造误差主要是由于加工精度不足、装 配不当等引起的；使用不当包括超负 荷使用、使用环境恶劣等；维护不当 则表现为定期维护不及时、润滑不良 等。
一旦出现故障，迅速进行诊断，确定故障 部位和原因。
根据故障诊断结果，制定维修方案，准备 好所需工具和备件。
实施维修
验收与记录
按照维修方案，逐步实施维修，确保故障 彻底排除。
基于接触单元的磨床螺栓连接面有限元建模与模型修正
初值 2. 00 × 10 5 终值 3. 21 × 10 5 取 k x = kz , cx = cz , k ′ ≈ t k′ n / 100
应用优化参数的方法来修正带接触单元的结 合面特征参数 , 不需要输入质量、 刚度 和阻尼矩 阵 , 参数 修正结果与试验能较好吻合 , 误差小于 3% 。 且修正结果有明确的物理意义。 建立的零部 件有限元模型能准确地描述其动力学特征, 为最 终实现机床整机的结构动态优化设计和开发新一 代高精度内圆磨床提供了可靠的依据。
收稿日期 : 2001— 03— 09
Jay Lee 教授
活的, 同时还应拥有虚拟地开发与加工无缺陷产 品的能力, 以抓住机遇 , 快速响应不断变化的国际 市场的需求。
考 虑接触的非嵌入方式 , 判别接触状态存在
・ 524・
基于接触单元的磨床螺栓连接面有限元 建模与模型修正—— 陈 新 孙庆鸿 毛海军等
的条件为 u r ≥ 0。 接触刚度矩阵 k n 为
k′ t kn = k
′ n
X
( i + 1)
= X ( i) + si d ( i )
( i)
kx ks = k′ t ky kz
1. 1 建立结合面样件的有限元分析模型 本文研究以内圆磨床桥板及滑板零件的结合 面建模为例。假设 2 接触件界面之间的变形是小 变形 , 忽 略动摩擦, 两螺栓连接接触件 之间无嵌
收稿日期 : 2000— 02— 28 基金项目 : 江苏省“ 九五” 重大工业攻关项目 ( BG 98006— 2)
min f ( X i ) =
3
6
a j ûf j ca l - f j t es t / f j te st û2
基于动力学特征的磨床床身结构优化布局设计
2018-2019年邢台市宁晋县侯口乡城北小学一年级上册语文模拟月考无答案一、想一想，填一填（填空题）1． 爬的笔画顺序是________。
2． 一（y ī） 字（z ì） 组（z ǔ） 多（du ō） 词（c í），看（k àn ） 谁（shu í） 组（z ǔ） 得（de ） 多（du ō）。
→（ ）—（ ）—（ ）→（ ）—（ ）—（ ）3． 在（ ）内填上合适的词。
4． 选择合适的词语搭配。
阳光像________ 宝石 星星像________ 锦缎 小河像________ 金子 月亮像________ 小船 5． 按要求填空。
女，共（ ）笔，第一笔是（ ）。
羊，共（ ）笔，第六笔是（ ）。
6． “用”少一笔变成________。
7． 我来给“当”组词。
当时（ ）（ ）（ ）（ ）（ ） 8． 比一比，再组词。
不________ 声________ 汇________ 猫________ 布________ 生________ 会________ 描________ 9． 看图，用“谁干什么”说一句话。
我高高兴兴上学校。
班级_______________ 座号______ 姓名_______________ 分数__________________________________________________________________________________________________________________老师____________。
10．我会填空。
“门”的第一笔是____，第三笔是____。
“才”的第二笔是____。
“正”共____笔，第三笔是____。
“走”共____笔，第四笔是____。
11．读课文《看画识字真有趣》想一想。
________（动物）天上飞，________（动物）水中游，________（动物）地上爬，________（动物）路上跑。
机床动静态特性分析和结构优化技术课题硕士论文开题报告.doc
大连理工大学
硕士研究生学位论文选题报告
姓名：
学号：
专业：
论文题目：高档数控机床动静态特性分析及结
构优化技术研究
指导教师：
填表日期：
备注：1、考核成绩在A、B、项上画圈。
2、不合格者必须重做，再次不合格者，取消进入论文的资格。
3、各考核评议小组组长将本小组学生的考核成绩统一汇总到本院系研究生教务员处，教务员
将本院系成绩汇总后交研究生院专业学位办。
4、本考核表由学生本人留存，毕业报退时与学位论文同时交到校档案馆存档。
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频率 提 高 １ ．１ ， ３７ ％ 对应 的 一 阶振 型 的最大 相对 位 移量 减 小 １．４ ； 移变 形 最大 值 减小 ６ ． ％ 。 ８５ ％ 位 ５３ 最大 等效 应 力值减 小 了 １ ． ％ ， 而 实现 了拖板 的动 静 态特 性 分 析 与优 化 。对 大 型 机 床 拖板 的 结 １４ 从
设计与研究 Ｄ＿（ ｓｒ ｅｎｄｅａ ｓ ａ Ｒｅｈ ｇｎ ｃ
大 型 螺 纹 磨 床 拖 板 动 静 态 特 性 分 析 及 结 构 优 化
吴 晓枫 王 禹林 冯虎 田
（ 南京理 工 大 学机 械 工程 学 院 ， 苏 南京 ２０９ ） 江 １０４
摘 要 ： 采用 Ｓ ｌ Ｗ ｏｋ 建 立 某大 型螺 纹磨 床 拖板 的 三维模 型 ， ｏｉ ｄ ｒｓ 并借 助 ＡＮ Ｙ Ｓ Ｓ对 其 结构进 行 了模 态分 析 。
ｓｒ ｃｕ ｅ ｔｕ ｔ ｒ ｓ，ｆ ｕ ｍｐ ｏ ｅ ａ ｒａ ｅ ｓ ｈ ｍｅ ｒ ｒ ｓ ｎ ｅ ａ ａｙ ｅ ｎ ｏ ａ ｅ ． ｅ ｔ ｅ ｃ ｍ ｐ ｅ ｅ — ｏ ｒｉ ｒ ｖ ｄ ｃ ｒｉ ｇ ｃ ｅ ｓａ ｅ ｐ ｅ ｅ ｔ ｄ， ｎ ｌｚ ｄ ａ ｄ ｃ ｍｐ ｒ ｄ Ｔｈ ｎ，ｈ ｏ ｒ ｈ ｎ
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构优 化设 计有 着较 大 的借鉴 意义 。 关 键词 ： 床 拖板 磨 模 态分 析 固有 频率 相 对位 移量
文 献标 识码 ： Ａ
Hale Waihona Puke 静 刚度 中图分 类号 ： Ｇ ０ ， Ｈｌ ２ Ｔ ５ ２ Ｔ ｌ
Ｓｔｔ － ｙ ａ ｃ ｎ ｌｓｓ ａ ｄ ｓ ｒ ｃｕ ａ ｐ ｉ ｚ ｔ ｎ ｏ ａ ｉ － ｎ ｍｉｓ ａ ａｙ ｉ ｎ ｔｕ ｔ ｒ ｌ ｔ ｃ ｄ ｏ ｍｉａ ｉ ｆ ｏ
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给 出 了拖 板前 三 阶 固有 频率 和相 应振 型 ， 识别 了该 拖 板结 构 的 薄 弱环 节 。在 此基 础 上 ， 以拖 板 结构
固有 频 率及最 大相 对位 移量 为优 化 目标 ， 时考虑 设计 重量 。 出该拖 板结构 四种改 进方 案 ， 过对 同 提 通
各种 方 案分析 比较 确定 结构 综合 优化 方 案并对 其 进行 相 应 的静 刚度校 核 确 定 最终 优 化 方 案。优 化 后 的拖 板与原 型 相 比 ， 重量 基本 保持 不变 的情 况下 ， 三 阶固有频 率均 有大 幅提 高 ， 中第一 阶 固有 前 其
ｓｒ ｐ ｉ ｚ ｔｏ ｃ ｅ ｓ ａ ｅ ｃ ｓ ｎ ａ ｄ ｔ ｓ ｐ ｉ ｌｓｒ ｔ ｒ ｓ ｃ ｏ ｅ ｙ ｃ ｅ ｋ ｎｇ ｓａ ｉ ｔｆ－ ｉｅ ｏ ｔｍｉａｉｎ ｓ ｈ ｍｅ ｒ ｈｏ ｅ ｎ ｈｅ ｍｏ ｔ ｏ ｔｍａ ｔｕｃｕ ｅ ｉ ｈ ｓ ｎ ｂ ｈ ｃ ｉ ｔｔｃ ｓｉｆ ｈｅ ｓ Ｔ ｅ ｒ ｓ ｌ ｆｔ ｅ ｉ ｔｇ ａ ｅ ｐ ｉ ｌｄ ｓｇ ｆ ｔ ｅ ｃ ｒｉ ｇ ｈ ｗ ｈ ｔｗｅ ｇ ｔｂ ｓｃ ｌｙ ｒ ｍａｎ ｎ— ｓ ． ｈ ｅ ｕ ｔ ｏ ｈ ｎ ｅ ｒ ｔｄ ｏ ｔｍａ ｅ ｉ ｎ ｏ ｈ ａ ｒａ ｅ ｓ ｏ ｔ ａ ｉｈ ａ ｉａ ｌ ｅ ｉ ｓ ｕ ｓ ｃ ａ ｇ ｄ－ｈ ｒｔｔ ｅ ｒ ｅ ｓ ｏ ａｕｒ ｌｆｅ ｕ ｎ ｙ ａ ｅ ａｌｇ ｅ ｔｙ ｉ ｃ ｅ ｓ ｄ，ｈ ｒｔｏ ｄ ｒｏ ａｕ ａ ｒ — ｈ ｎ ｅ ｔ ｅ ｆ ｓ ｈｒ ｅ ｏ ｄ ｒ ｆｎ ｔ ａ ｑ ｅ ｃ ｒ ｌ ｒ ａ ｎ ｒ ａ ｅ ｔ ｅ ｆ ｓ ｒ ｅ ｆｎ ｔ ｒ ｌｆｅ ｉ ｒ ｌ ｉ ｑ ｅ ｃ ｆｔ ｅ ｒ ｄ ｓｇ ｅ ａ ｒａ ｅ ｉ ｎ ｒ ａ ｅ ３． ％ ，ｔ ｅ ｃ ｒｅ ｐ ｎｄｎｇｆｒｔ ｒ ｅ ｄｅ ｓ ａ ｅ ｍａ ｉ ｕ ｎ ｙ ｏ ｈ ｅ ｅ ｉ ｎ ｄ ｃ ｒｉ ｇ ｓｉ ｃ ｅ ｓ ｄ １ ７１ ｈ ｏ ｓ ｏ ｉ ｓ—ｏ ｄ ｒｍｏ ｈ ｐ ｘ － ｉ ｍｕ ｒ ｌｔｖ ｉｐ ａ ｅ ｎ ｓｒ ｄ ｃ ｄ １ ． ４％ ： ｅ ｍａ ｉ ｍ ｅａｉ ｅ ｄｓ ｌ ｃ ｍｅ ｔｉ ｅ ｕ ｅ ８ ５ Ｔｈ ｘｍｕｍ ｓ ｌ ｃ ｍｅ ｔｉ ｅ ｕ ｅ ５． ％ ，ｈ ｘ — ｄｉｐ ａ ｅ ｎ ｓｒ ｄ ｃ ｄ ６ ３ ｔ ｅ ｍａ ｉ ｍｕ ｓｒ ｓ ｓ ｒ ｄ ｃ ｄ １ ． ｍ ｔｅ ｓ ｉ ｅ ｕ ｅ ４％ ｂ ｏ ａ ｓ ｎ ｗｉｈ ｔ ｅ ｏ ｇ ｎ １ Ｔｈ ｔ ｔ １ ｙ ｃ ｍｐ ｒ ｏ ｔ ｈ ｒ ｉ ａ ． ｅ ｓａ ｉ ｉ ｉ ｃ－ｄ ｎ ｍｉｓ ａ ａｙ ｉ ｎｄ ｓｒ ｃ ｙ ａ ｃ ｎ ｌｓｓ ａ ｔ — ｕ ｒ ｒｌｏ ｔｍｉａｉｎ ｉ ｅ ｌｚ ｄ． ｌｓｕ ｉ ｓｐｒｖ ｄ ｍｐ ｒａ ｔｔ ｅ ｒ ｔｃ ｌｂａ ｉ ｏ ｈ ｔｕ ｔ ｒ ｐ ｉ ｚ ｔｏ ｕ ａ ｐ ｉ ｚ ｔｏ ｓ ｒ ａｉｅ Ａｌ ｔ ｄ ｅ ｏ ｉ ｅ ｉ ｏ ｔｎ ｈ ｏｅ ｉａ ｓｓｆ ｒｔ ｅ ｓｒ ｃｕ ｅ ｏ ｔｍｉａｉ ｎ ｄ ｓｇ ｆｌｒ ｅ—ｓｚ ｄ ｍａ ｈ ｎ ｏ ｌｃ ｒｉｇ ． ｅ ｉｎ ｏ ａ ｇ ｉｅ ｃ ｉ ｅ ｔ ｏ ａｒａ ｅ
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