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大型龙门加工中心快速设计与分析系统的研究

作　者: 黄庆
导　师: 陈蔚芳
学　校: 南京航空航天大学
专　业: 机械电子工程
关键词: 大型龙门加工中心模块化设计元结构设计有限元分析结构优化快速设计与分析系统
分类号: TG659
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

大型龙门加工中心由于体积大，质量重，通常采用面向订单的单件、小批量生产方式，当企业接到订单时，需要对产品进行重新设计。若按传统的设计、生产方式，企业无法快速响应市场，同时满足客户个性化需求，快速设计出高刚度、高精度的大型龙门加工中心。为了提高大型龙门加工中心产品的设计效率，同时满足用户个性化和多样化的需求，本文以大型龙门加工中心为研究对象，将模块化设计、元结构设计、参数化设计、有限元分析等技术与大型龙门加工中心设计相结合，研究并开发了大型龙门加工中心快速设计与分析系统。具体研究内容如下：1、根据模块化设计原理，在产品功能分析、结构分析的基础上，将“原子理论”应用于模块聚合。在对大型龙门加工中心产品族进行模块划分的基础上，对产品和模块进行系列规划与设计，并基于约束和实例推理对产品模块配置进行研究。2、对大型龙门加工中心产品的机床大件进行结构研究与分解，根据相似性原则，提取大件中功能相似、结构各异的元结构，基于UG软件平台及其二次开发技术，研究了机床大件快速改型设计。3、基于元结构技术和ANSYS APDL语言研究了同类机床大件快速分析的方法，并用ANSYS Workbench软件对机床大件进行静态性能与模态分析，根据分析结果，以高刚度、高抗振性和轻量化为指标，通过元结构技术和参数化设计对初始设计结构进行优化，使机床大件在实现轻量化的前提下，静力学性能有所改进，抗振性得到提高。4、基于以上研究，在VC++6.0开发环境与UG二次开发平台下，结合数据库管理技术，开发了大型龙门加工中心快速设计与分析系统，实现以上所述功能，并以实例验证了该系统的可行性。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-13
第一章绪论  13-22
  1.1 课题研究的背景和意义  13-14
  1.2 快速设计的研究现状  14-18
    1.2.1 模块化设计的研究现状  14-17
    1.2.2 广义模块化的研究现状  17
    1.2.3 快速设计系统的研究  17-18
  1.3 结构性能分析的研究现状  18-20
    1.3.1 结构分析与优化的研究  18-19
    1.3.2 有限元分析的发展  19-20
  1.4 快速设计与分析存在的问题  20
  1.5 本文主要研究内容  20-22
第二章大型龙门加工中心的模块化设计的研究  22-45
  2.1 模块划分  23-35
    2.1.1 产品功能-结构分解  23-24
    2.1.2 模块聚类  24-28
    2.1.3 模块划分方案的评价  28-30
    2.1.4 模块划分系统的开发与划分实例  30-35
  2.2 模块规划  35-39
    2.2.1 产品的系列化设计  35-36
    2.2.2 面向产品族的模块规划  36-37
    2.2.3 模块的系列化设计  37-39
  2.3 模块配置  39-43
    2.3.1 模块配置的 CSP 描述  39-41
    2.3.2 基于 CBR 的产品实例筛选  41-43
    2.3.3 模块配置实例  43
  2.4 本章小结  43-45
第三章基于元结构的机床大件的快速设计的研究  45-51
  3.1 机床大件的结构分解  45-47
  3.2 元结构的提取  47-49
  3.3 元结构的应用  49-50
    3.3.1 参数化设计  49-50
    3.3.2 用户自定义特征  50
  3.4 本章小结  50-51
第四章机床大件的快速分析与优化的研究  51-65
  4.1 机床大件的快速分析  51-54
    4.1.1 机床大件的载荷与边界条件  51-52
    4.1.2 快速分析的结构条件  52
    4.1.3 快速分析的软件实现  52-54
  4.2 机床大件的性能分析  54-56
    4.2.1 机床大件的结构性能分析  54-55
    4.2.2 结构分析实例  55-56
  4.3 结构优化设计  56-60
    4.3.1 形状优化设计  57-58
    4.3.2 尺寸优化设计  58-60
  4.4 结构选型  60-64
    4.4.1 评价标准  60
    4.4.2 评价模型  60-62
    4.4.3 评价实例  62-64
  4.5 本章小结  64-65
第五章大型龙门加工中心快速设计与分析系统的开发  65-73
  5.1 系统开发与实现方法  65-67
    5.1.1 系统开发环境  65
    5.1.2 数据库管理技术  65-66
    5.1.3 UG 二次开发平台  66-67
    5.1.4 ANSYS Workbench 有限元分析平台  67
    5.1.5 系统设计流程  67
  5.2 系统功能与结构  67-71
    5.2.1 系统功能  67-69
    5.2.2 系统结构  69-71
  5.3 系统运行实例  71-72
  5.4 本章小结  72-73
第六章总结与展望  73-75
  6.1 本文总结  73-74
  6.2 展望  74-75
参考文献  75-79
致谢  79-80
攻读硕士学位期间发表的论文  80

大型龙门加工中心快速设计与分析系统的研究

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