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大型螺旋锥齿轮数控铣床结构静动态性能分析

作　者: 张鹏
导　师: 杨林
学　校: 沈阳工业大学
专　业: 机械设计及理论
关键词: 螺旋锥齿轮数控铣床有限元分析
分类号: TG547
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

螺旋锥齿轮是用来传递相交轴或交错轴运动的一类齿轮副,具有承载能力强、重叠系数大、传动更加平稳等特点,被广泛应用于汽车、飞机、船舶等工业领域。螺旋锥齿轮已经成为当代机械制造业不可或缺的传动部件。数控机床已广泛应用于机械产品加工领域,随着数控机床的不断发展,对其工作性能的要求也越来越严格。为此,对数控机床及关键部件进行静、动态特性分析已成为设计的必要环节。本文针对一台大型螺旋锥齿轮数控铣床,分析了数控铣床的主要结构特点,对立柱、床身做了静、动态特性计算分析,并分析了数控铣床主轴系统的热态特性,研究的具体内容主要有:(1)研究分析数控铣床的结构特征,计算铣床的最大工作载荷,通过Solidworks建立机床部件的三维模型,导入ANSYS有限元软件分析机床部件的静态变形情况,得出机床部件在静力载荷下的变形和应力分布云图。并对其进行模态分析,求解机床部件的固有频率和振型。(2)在有限元分析结果的基础上提出改进,再次进行分析,对比前后分析结果,提高了机床性能。(3)对数控铣床在工作状态下的热源进行分析,计算铣床热源的生热率及换热系数。使用ANSYS有限元软件建立主轴系统模型,分析主轴稳态温度场分布,并以此为基础得到主轴耦合分析及热变形。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-9
第一章绪论  9-14
  1.1 引言  9-10
  1.2 螺旋锥齿轮加工机床的现状与发展  10-12
    1.2.1 国外发展状况  10-11
    1.2.2 国内发展状况  11-12
  1.3 课题研究的主要内容  12-14
第二章螺旋锥齿轮数控铣床总体结构方案  14-21
  2.1 螺旋锥齿轮加工机床典型结构  14-17
    2.1.1 螺旋锥齿轮加工切齿原理  14-15
    2.1.2 经典螺旋锥齿轮加工机床  15-17
  2.2 大型螺旋锥齿轮数控铣床结构  17-19
  2.3 大型螺旋锥齿轮数控铣床基本参数确定  19-20
  2.4 本章小结  20-21
第三章螺旋锥齿轮数控铣床立柱有限元分析  21-32
  3.1 有限元分析理论基础  21-23
    3.1.1 有限元分析的基本思想  21
    3.1.2 有限元结构分析的基本过程  21-23
  3.2 大型螺旋锥齿轮数控铣床立柱静力分析  23-27
    3.2.1 铣床立柱的三维实体建模  23-24
    3.2.2 立柱网格划分  24
    3.2.3 施加载荷  24-25
    3.2.4 铣床立柱有限元静力分析  25-27
  3.3 立柱结构的有限元模态分析  27-29
    3.3.1 模态分析的动力方程  27-28
    3.3.2 立柱模态分析结果  28-29
  3.4 铣床立柱结构改进  29-31
  3.5 本章小结  31-32
第四章螺旋锥齿轮数控铣床床身有限元分析  32-40
  4.1 床身结构的静力分析  32-35
    4.1.1 铣床床身的三维实体建模  32
    4.1.2 床身网格划分  32-33
    4.1.3 床身结构静力分析  33-35
  4.2 床身的模态分析  35-36
  4.3 铣床床身结构改进  36-39
  4.4 本章小结  39-40
第五章螺旋锥齿轮数控铣床主轴系统的热特性分析  40-49
  5.1 主轴系统热载荷计算  40-43
    5.1.1 主轴系统的热源分析  40-41
    5.1.2 电主轴发热率计算  41-42
    5.1.3 轴承内部发热量计算  42-43
  5.2 主轴系统热性能系数的确定  43-44
  5.3 主轴系统热态特性的有限元分析  44-46
    5.3.1 主轴系统热分析建模及网格划分  44-45
    5.3.2 主轴稳态温度场分析  45-46
  5.4 主轴热-结构耦合分析  46-48
  5.5 本章小结  48-49
第六章结论  49-50
参考文献  50-52
在学研究成果  52-53
致谢  53

大型螺旋锥齿轮数控铣床结构静动态性能分析

内容摘要

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