机床结构件上开孔大小对其静、动态特性的影响

本文研究机床结构件上窗孔的大小对构件静、动态特性的影响,获得一些定量结论,可供机床设计人员在考虑机床结构件静、动特性时作为参考。     

机床整机结构边界元静态解析方法研究

运用边界元法 (BEM )和结合部理论 ,将机床整机结构用梁单元和弹簧单元来等效 ,并利用机床的设计图纸信息 ,建立机床的整机静力学模型 ,同时还可以预测机床整机的静态性能 ,为结构修改提供依据 .研究结果表明 :用边界元法进行解析计算 ,所得结果与实验值基本接近 ,提高了解析计算效率和计算精度     

机床大件结构的拓扑优化设计

根据机床结构件的特点，提出了机床大件结构拓扑生成的方法，并对结构进行有限元分析和优化设计，从而实现结构的自动设计，为结构件的几何尺寸优化和拓扑优化作了有益的尝试。     

机床结构联接单元动态参数的实验与计算机识别

在机床结构动态特性研究中,往往由于缺少可信度较高的那些支承单元和联接单元的动态参数而告失败;在机床动态优化设计中,由于缺少这些单元可靠的动态参数族(数据库)而使计算结果偏离实际甚远,以致无从予测其动态特性。显然,机床结构联结单元动态参数识别是机床动态特性研究中的一个关键问题,但是,由于机床结构的支承单元和联接单元的类型颇多,使用条件差异甚大,要建立这些单元完整的动态参数数据库,诚然不是件轻而易举的事。就此,本文给出了一种实验与计算机相结合的方法,用以迅速地识别机床结构特定的支承单元和联结单元的动态参数(联接刚度、阻尼)。它既可方便而准确地识别出所要求的那些特定联接单元的动态参数,又为建立不同类型和使用条件下机床支承单元和联接单元动态参数数据库提供了通用的识别方法。本文以识别不同类型的支承单元和联接单元动态参数为例,提出了相应的实验方法并给出了通用的计算机识别程序之框图。     

机床结构件优化设计的研究

本文将数学规划法与力学近似手段相结合,对机床中的板壳结构件进行优化设计。考虑了固有频率约束和多工况下的静位移约束,以保证结构件的静、动态特性。为了减少优化过程中有限元结构分析的次数,采用近似分析方法求解一系列较容易解决的优化子问题,逐渐逼近原优化问题的解。所获得的数值计算结果是令人满意的。     

轮式装载机结构件的强度分析与可靠性分析

本文分析了用SAP5P进行轮式装载机结构件强度分析与可靠性分析的条件,讨论了计算中可能出现的问题,对计算模型的建立,各类部件单元的选取,计算结果的数据处理、应力分布和强度分布函数的确定和选择等提出了一套可行的方法,有很高的实用价值。     

基于刚度矩阵的空间变截面梁简化问题

为研究机床的静刚度特性,需要得到其各部件的单元刚度矩阵.机床部件的结构往往是不规则的,因此需要将其等效简化为等截面梁单元,才能得到其单元刚度矩阵.该文对任意变截面梁等效简化为等截面梁单元的问题进行了研究,从建立梁单元的单元刚度矩阵的需要出发,推导出了完整的简化方法.为了验证该简化方法的有效性,利用有限元分析软件ABAQUS 6.51对一个力学模型进行了分析,同时用上述的简化方法对该力学模型进行了计算.将两者的计算结果进行对比,相对偏差小于5%,因此可证明该简化方法在变截面梁等效简化为等截面梁单元时的有效性.     

基于频率约束的连续体拓扑优化方法的研究

基于有限元方法,探讨了单元对系统特征频率的敏感度分析方法,得到了对系统特征频率贡献最小单元的敏感度计算公式.建立了以第1阶固有频率为约束,以结构件质量最小为目标函数的优化模型.在算例中通过对结构件进行有限元模态分析和试验模态分析,保证了模型的正确性.在分析的基础上,根据结构设计的要求,采用Optistruct对结构件进行了拓扑优化.通过拓扑优化,在理想状况下,结构件的质量大幅度地减小,获得了满足设计要求的结构件材料的重新分布图.     

机床结构件振动特性的有限元法计算研究

本文提出了机床上各种结构件的振动特性的电子计算机计算方法。在力学和数学分析的基础上,采用有限元法对机床床身的两种模型和 C616型车床床身进行了振动特性的计算、由于所编程序具有一定的通用性,所以各类机床或其它机器的底座、床身、立柱及箱体等薄板组成的零件或薄壳类型的零件的振动特性包括固有频率(基频及前几阶低频)及其相应的振型都能计算,因而在设计阶段就能根据草图进行多方案的计算对比,作出定量分析和科学论证,从而获得优越的振动特性的设计方案。     

机床结构件振动特性的有限元法计算研究

本文提出了机床上各种结构件的振动特性的电子计算机计算方法。在力学和数学分析的基础上,采用有限无法对机床床身的两种模型和C616型车床床身进行了振动特性的计算、由于所编程序具有一定的通用性,所以各类机床或其它机器的底座、床身、立柱及箱体等薄板组成的零件或薄壳类型的零件的振动特性包括固有频率(基频及前几阶低频)及其相应的振型都能计算,因而在设计阶段就能根据草图进行多方案的计算对比,作出定量分析和科学论证,从而获得优越的振动特性的设计方案。     

基于灵敏度分析的机床轻量化设计

对机床结构做轻量化设计,可以在保证刚度的基础上,减少制造成本。该文利用SolidWorks软件和ANSYS软件对一台机床(高速卧式加工中心)的结构件做分析测量,得到了各个结构尺寸变化时,质量变化对刚度变化影响的灵敏度。以灵敏尺寸作为优化参数、结构件质量作为优化目标、刚度和铸造工艺条件作为约束条件对该机床做了轻量化设计。利用计算机仿真轻量化过程,在保证刚度不降低的前提下,结构质量可降低312kg(6.9%)。结果表明:灵敏度分析是对结构做轻量化设计的有效途径。     

一种新的制造单元设计方法

研究了制造车间中机床和被加工零件的分组问题,可减少零件加工过程中由于在制造单元组间的运输而增加成本函数．使用遗传算法,以染色体编码表示机床分组,以常用的交叉、变异算子对编码进行操作,以变更各单元内的机床组成．通过不同编码对一组零件加工时成本函数的比较,选择遗传后代,组成最佳的制造单元．以遗传算法对两个典型的机群分组算例进行了计算,并与已有结果进行了对照．     

论大型结构件的数控加工

论大型结构件的数控加工董国蓉大型结构件的数控加工技术随着机床工业的不断更新换代和高科技进步而得到广泛应用和迅速发展，尤其在一些发达国家。我国大型结构件的数控加工技术和工艺应用起步较晚，与国外相比落后约１０～１５年。因此大型结构件的制造技术成为机械工业...     

复杂结构件疲劳可靠性模型与评估技术研究

为了评估复杂结构件在随机载荷作用下的疲劳可靠性,将含有多个疲劳细节的复杂结构件看作由多个只含有单一疲劳细节的单元构成的串联系统,在不做各个疲劳细节失效独立假设的前提下,根据疲劳可靠性异量纲干涉模型,提出了一种从系统层级上直接建立的复杂结构件疲劳可靠性模型。以某型列车枕梁为例,展示了随机载荷历程下含多个疲劳细节结构的疲劳可靠性预测方法及流程,并对其疲劳可靠性进行了分析。结果表明:在随机载荷作用下,提出的模型考虑了复杂结构件中疲劳细节之间失效的统计相关性,计算出的列车枕梁服役30年后的可靠度约为0.90,相比之下,传统的系统可靠性模型计算的可靠度偏于保守。     

组合机床HY32型动力滑座与侧底座系统动态性能的有限元分析

本文应用有限元基本理论和方法,对组合机床HY32型动力滑座与侧底座系统的动态性能进行了分析研究,特别注重探讨了不同单元和不同部件连接以及系统边界条件的处理方法,提出了地基参数有限元模拟法。并对该系统进行了动态计算和测试,取得了满意的结果。     

用子空间迭代的有限元法计算机床大件的振动

本文介绍了用子空间迭代的有限元法计算机床大件（也称结构件）振动的基本原理和所编制的通用计算程序的主要特点。计算时将机床大件按空间平板组合结构来处理。为了检验所用程序的计算精度，对不同粗细网格的悬臂梁进行了自振频率和振型的计算，并和用解析法计算所得的精确解作了对比。本文并介绍了对数控龙门铣床的横梁进行自振频率、振型和不计阻尼时的强迫振动计算的结果。     

环境温度影响下交叉杆并联机床的误差分布

环境温度作为影响并联机床加工精度的误差源一直被忽视,为提高机床的加工精度,研究了环境温度影响下并联机床的误差分布特性。用全微分法建立机床的误差模型,根据该模型计算工作空间内各点的径向误差和轴向误差,用Matlab绘制各误差的空间分布图及各离散层上的误差等值图,得到了各误差的分布形态及分布规律,并对误差分布规律进行了试验验证。研究表明,径向误差主要受刀轨半径的影响,轴向误差受刀尖点轴向坐标和刀轨半径的共同影响。工作空间边缘区域径向误差较大,向中心区域递减;轴向误差反之。提出误差等值图可用来分析和估算环境温度对并联机床加工误差的影响。     

基于水平集接触算法的任意形态颗粒材料球谐离散元方法

为对自然环境或工业领域中非规则颗粒材料的力学特性进行精确计算,本文采用球谐函数发展了可描述任意几何颗粒形态的球谐离散元方法.考虑球谐单元的凹凸形态及多点接触特性,发展了基于水平集方法的任意形态接触算法,以准确计算单元间的接触方向和重叠量.该算法将不同形态的球谐单元离散为由一系列点组成的零水平集函数和空间离散水平集函数,并将单元间的接触问题转化为两个水平集函数间的求解问题.通过将一系列零水平集点代入邻居单元的空间离散水平集函数中进行三线性插值,可确定两个接触单元间的多接触点及作用力.为检验基于水平集算法的球谐离散元方法的可靠性,对单颗粒与刚性壁面的弹性碰撞、单颗粒自由下落和多颗粒动力堆积过程进行了离散元模拟,研究了颗粒的平动和转动动能随时间的变化规律.计算结果表明,基于水平集算法的球谐离散元方法可准确地计算单元间的接触碰撞作用,并可保证弹性碰撞时颗粒系统的能量守恒及非弹性碰撞时颗粒系统的能量衰减直至动能为零.在此基础之上进一步分析了不同表面凹凸特性对颗粒堆积中体积分数和平均配位数的影响,为任意形态颗粒材料的数值模拟提供了一种有效的离散元方法.     

陶瓷轴承电主轴单元的设计与研究

介绍了高速机床用电主轴优良特性及其应用现状·结合磨用电主轴单元的研制实践,探讨了高速电主轴单元设计制造中的结构布局型式设计,研究了电主轴轴承的选用,陶瓷轴承的力学性能分析和轴承轴向预负荷的确定,分析了电主轴单元的冷却与润滑系统的设置·高速电主轴的性能试验表明,该型电主轴设计合理,动、静态性能指标符合要求,为其在高速机床上的实际应用提供一定的技术依据·     

基于子结构法的航空结构件动态特性快速分析

为实现航空整体结构件不同加工阶段的动态特性快速分析,将工件按等效原则简化为若干标准特征子结构,进行参数化建模,采用子结构模态综合法进行航空整体结构件的动态特性研究,讨论了其基本原理并介绍了工程实现方法.选取典型航空结构件,实现其动态特性的快速分析.结果表明,工件子结构划分原则准确有效,利用模态综合法可提高计算效率,并保证良好的精度.