学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

大型弧齿锥齿轮铣齿机结构优化设计

作　者: 庞永俊
导　师: 张连洪
学　校: 天津大学
专　业: 机械制造及其自动化
关键词: 大型弧齿锥齿铣齿机优化设计有限元分析拓扑优化参数化建模
分类号: TG611
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 117次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

最近几十年来,随着我国石油、冶金、汽车、水电、煤炭等行业主机设备日趋大型化,对于加工直径在1000mm以上的大型弧齿锥齿轮的需求量越来越大。为打破国外对大型弧齿锥齿轮加工装备的垄断,迫切需要研制开发具有自主知识产权与技术的大型弧齿锥齿轮铣齿机。本文针对天津第一机床总厂研制的YK22160大型数控弧齿锥齿轮铣齿机,以高刚度和轻量化为目标,对其结构进行优化设计,以提高机床性能,降低制造成本。本文建立了YK22160大型数控弧齿锥齿轮铣齿机整机有限元模型,运用Python脚本语言实现了变拓扑情况下的整机装配,实现了拓扑优化和参数优化。首先,在保持尺寸参数不变的情况下,改变床身和摇台等主要零部件的筋格密度获取了刚度和质量综合最优的筋格拓扑组合;其次,对最优拓扑组合关键结构参数进行灵敏度分析,筛选出对质量和刚度影响较大的尺寸参数作为优化设计变量;最后,采用试验设计和有限元结构分析相结合的方法,建立整机优化的响应面近似模型,并采用遗传算法求解优化模型,获得了整机优化的Pareto解集,为YK22160大型数控弧齿锥齿轮铣齿机改进设计提供了参考依据。本文以大型弧齿锥齿铣齿机为对象,总结出一种比较完整的复杂制造装备结构优化设计的方法、体系结构和技术流程,建立优化设计的技术系统,为其它的大型复杂制造装备的结构优化提供了一种思路。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
第一章绪论  8-16
  1.1 论文的研究背景和意义  8-10
  1.2 弧齿锥齿轮铣齿机的现状与发展  10-13
    1.2.1 弧齿锥齿轮铣齿机的历史  10-11
    1.2.2 国外弧齿锥齿轮铣齿机现状  11-12
    1.2.3 国内螺旋锥齿轮铣齿机现状  12-13
    1.2.4 弧齿锥齿轮铣齿机发展趋势  13
  1.3 结构优化设计理论与方法  13-15
  1.4 本论文的主要工作和章节安排  15-16
第二章大型弧齿锥齿轮铣齿机结构特点分析  16-22
  2.1 弧齿锥齿轮铣齿机的切齿原理与简介  16-19
  2.2 YK22160 大型弧齿锥齿轮铣齿机主要结构特点及参数  19-21
  2.4 本章小结  21-22
第三章大型弧齿锥齿轮铣齿机整机结构静态有限元分析  22-43
  3.1 有限元分析理论概述及ABAQUS 软件  22-27
    3.1.1 有限元分析的基本思想  23
    3.1.2 有限元结构分析的基本过程  23-25
    3.1.3 有限元结构分析方法与ABAQUS 软件  25-27
  3.2 YK22160 铣齿机床整机有限元参数化建模  27-36
  3.3 铣齿机样机有限元分析结果  36-42
    3.3.1 铣齿机的应力分析  37-39
    3.3.2 铣齿机床的变形分析  39-42
  3.4 本章小结  42-43
第四章大型铣齿机床的结构优化  43-67
  4.1 YK22160 铣齿机整机质量分析  43-49
    4.1.1 铣齿机床床身质量分析  44-46
    4.1.2 铣齿机床摇台架质量分析  46-47
    4.1.3 铣齿机床摇台质量分析  47-49
  4.2 模型结构的拓扑优化设计  49-53
  4.3 铣齿机灵敏度分析  53-54
  4.4 铣齿机模型的参数化分析  54-61
    4.4.1 参数化分析的方法和内容  54-55
    4.4.2 参数化分析的过程  55-57
    4.4.3 参数化分析结果数据处理  57-61
  4.5 铣齿机样机参数优化设计  61-65
    4.5.1 优化模型的建立  62-63
    4.5.2 优化模型的求解  63-65
  4.6 结构优化设计流程  65-66
  4.7 本章小结  66-67
第五章结论与展望  67-68
  5.1 结论  67
  5.2 工作展望  67-68
参考文献  68-72
发表论文和科研情况说明  72-73
致谢  73

大型弧齿锥齿轮铣齿机结构优化设计

内容摘要

全文目录

相似论文