倒立式多工位车磨复合机床动态特性分析

摘要

目前机床正朝着高速、高精密、复合化以及高自动化的方向发展，使得机床的动态特性日趋复杂，机床动态性能已成为国内外学者研究的热点。机床的动态特性直接影响着加工精度、生产效率以及机床的使用寿命。因此在产品设计初期，对机床的动态特性进行研究，这对于发现产品设计的缺陷和实现设计的优化具有重要的作用。
　　本文基于多体动力学和有限元理论，采用虚拟样机技术和有限元分析方法对CVT锥盘倒立式多工位车磨复合加工中心的动态特性进行研究。这对于及时发现机床结构设计的薄弱环节，缩短机床产品结构设计周期，提高机床的设计质量具有重要的指导意义，并为后期研制提供了技术参考和理论基础。
　　本文主要完成的研究工作如下：
　　1.以倒立式多工位车磨复合加工中心为研究对象，在合理简化的前提下采用三维建模软件 Pro/E，对该加工中心进行了实体建模。并在此基础上分别建立了机床整机有限元模型和机床进给系统的多体动力学仿真模型。
　　2.在ANSYS Workbench有限元分析软件平台上，建立了加工中心有限元计算模型。首先在机床结构重力、最大切削力以及工件重力的作用下，对机床整机和主要零部件进行静刚度分析，得到了机床整机、机架和鞍座的变形情况；其次对该加工中心整机结构进行模态分析，获得机床整机前8阶的模态固有频率和振型。
　　3.基于多体动力学理论，运用 ADAMS软件创建了该加工中心进给系统的多体动力学计算模型，并对该加工中心实际工作过程进行了模拟计算。通过对主轴进给位移、速度和加速度的响应曲线分析，研究了鞍座质量、导轨滑块阻尼、丝杠和轴承轴向刚度对加工中心运动精度的影响，并找出了规律。研究结果表明：增大丝杠和轴承的轴向刚度以及导轨滑块之间的阻尼，减小鞍座质量都可以降低主轴进给运动的位移、速度和加速度波动，提高机床的运动精度。

目录

第1章 绪论

1.1课题研究背景及意义

1.2国内外研究现状

1.3课题来源

1.4主要研究内容

第2章 多体动力学及有限元分析理论基础

2.1虚拟样机技术概述

2.2有限元分析方法

2.3本章小结

第3章 倒立式车磨复合加工中心的有限元分析

3.1倒立式车磨复合加工中心的结构简介

3.2倒立式车磨复合加工中心CAD建模

3.3加工中心有限元分析模型的建立

3.4倒立式车磨复合加工中心的静刚度分析

3.5倒立式车磨复合加工中心的模态分析

3.6本章小结

第4章 倒立式车磨复合加工中心多体动力学建模

4.1倒立式车磨复合加工中心进给系统简介

4.2加工中心进给系统刚度模型

4.3倒立式车磨复合加工中心进给系统动力学建模

4.4本章小结

第5章 加工中心仿真结果与分析

5.1初始条件下的仿真结果

5.2相关因素的定性分析

5.3本章小结

第6章 结论与展望

6.1结论

6.2展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间的研究成果