大行程双进给珩磨头的动静态性能分析与结构优化

摘要

珩磨加工是一种提高工件表面质量、几何形状及尺寸精度的高效、低成本加工工艺方法，珩磨与其它切削方法相比具有许多独到之处。随着珩磨工艺及珩磨机床的发展，珩磨加工被越来越广泛应用于缸套、发动机内孔表面等的加工中。
　　大行程双进给珩磨头作为大中型珩磨机的重要工具部件，其主要包括大顶杆、小顶杆、大锥体、小锥体、粗珩油石座、精珩油石座及磨头体等零件，其刚度及强度是影响珩磨加工精度的重要因素。大行程双进给珩磨头是在普通高精度双进给珩磨头基础上发展起来的，具有切削效率高、珩磨压力大、加工精度高及加工成本低的特点，因此对其结构的研究是提高珩磨工艺质量的重要途径。
　　本文在分析大行程双进给珩磨头的结构特点的基础上，采用Pro/e软件对大行程双进给珩磨头及其大锥体、大顶杆、粗珩油石座、磨头体等关键零件三维建模，并将此模型导入到Ansys Workbench软件中进行静力学分析，得出珩磨头及零件的应力和应变状态，分析最大应变、应力分布及其对加工精度的影响，得出大行程双进给珩磨头结构优化的基本途径;此基础上，对大行程双进给珩磨头进行两种工作模式、不同主轴转速和约束条件下的模态分析并进一步对其进行结构优化，实现了静动态特性的提高。

目录

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摘要

插图索引

附表索引

第1章 绪论

1．1 课题研究的目的和意义

1．2 珩磨加工的国内外研究现状

1．3 珩磨工艺及珩磨头的研究

1．4 结构优化设计概述

1．5 主要研究内容

第2章 大行程双进给珩磨头的建模及分析方法

2．1 大行程双进给珩磨头的工作原理及结构

2．2 大行程双进给珩磨头的结构分析

2．3 主要参数的计算方法

2．4 分析方法

2．4．1 静力学分析方法

2．4．2 动力学分析方法

2．4．3 模态分析方法

2．5 大行程双进给珩磨头的建模

2．6 本章小结

第3章 大行程双进给珩磨头的静态分析

3．1 大顶杆的静态分析

3．1．1 建模及网格划分

3．1．2 约束及加载

3．1．3 静态分析

3．2 大锥体的静态分析

3．2．1 建模及网格划分

3．2．2 约束及加载

3．2．3 静态分析

3．2．4 结构参数对大椎体应力、应变状态的影响

3．3 粗珩油石座的静态分析

3．3．1 建模及网格划分

3．3．2 约束及加载

3．3．3 静态分析

3．3．4 不同结构粗珩油石座对应力及应变影响

3．4 磨头体的静态分析

3．4．1 建模及网格划分

3．4．2 约束及加载

3．4．3 磨头体不同运动方式下静力分析

3．4 大行程双进给珩磨头的静态分析

3．4．1 建模及网格划分

3．4．2 载荷计算及静态分析

3．5 本章小结

第4章 大行程双进给珩磨头动态分析

4．1 大行程双进给珩磨头的模态分析

4．1．1 施加约束

4．1．2 模态计算结果

4．2 珩磨头主轴转速对固有频率的影响

4．3 大行程双进给珩磨头固有频率的影响因素分析

4．3．1 结构对固有频率的影响

4．3．2 珩磨头的质量对固有频率的影响

4．3．3 珩磨头的不同边界约束条件对固有频率的影响

4．4 本章小结

第5章 大行程双进给珩磨头的结构优化

5．1 大行程双进给珩磨头静态性能的结构优化

5．1．1 结构优化参数的选取

5．1．2 优化后大行程双进给珩磨头的静态分析

5．1．3 大行程双进给珩磨头优化前后结果对比

5．2 大行程双进给珩磨头动态性能优化

5．3 本章小结

结论与展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的学术论文