曲轴复合车削试验装置床身及尾座的设计与研究

摘要

本课题研究的设备是一台新型的曲轴加工实验装置。床身作为该实验装置的一个重要部件，是整个机床的基础，要求其有较高的刚度以及较好的抗振性能，因此重点是床身材料的选择和结构的设计。良好的材料和合理的结构能大大的提高床身的物理性能和机械性能。尾座也是机床的基础部件之一。为了避免加工过程中，各连杆颈之间的相位误差过大，该曲轴加工实验装置采用的是机械双驱动，其尾座结构相较一般机床的尾座结构有较大的差别。即使采用的是机械双驱动，在加工曲轴不同轴颈的时候，也将会有相位误差。为了保证这一误差在所要求的范围内，就要保证该构件的传动精度。
　　 考虑到所设计的曲轴加工机床的的结构以及铸造难度等方面的要求，本车床的床身采用组合式床身。床身分为前床身和后床身两部分，采用螺栓来连接前后床身。本文介绍了前床身以及后床身材料的选择，结构的设计，并对导轨等重要部位的精度进行了分析。由于采用的是组合式床身，前床身和后床身连接处的连接精度将直接影响整体床身的精度。为了保证连接精度，一是采用刮研法精加工结合面，二是从工艺方面来保证结合面处的位置公差。床身的精度主要是通过专用样板、塞尺以及骄尺等检测工具来进行检测。为了保证尾座的传动精度，对尾座的传动链进行了具体的设计。尾座有三套轴，本文对这三套轴进行了设计，并校核了各套轴的刚度和强度。
　　 利用有限元分析软件ANSYS作为分析工具，对前床身和后床身进行了有限元分析。首先分析了床身的形变，其结果表明，床身的形变量较小，刚度高，能满足要求。接着对其模态进行了分析，分析结果表明，前后床身的第一阶固有频率较高，动态性能好，抗振性能也能满足该机床的要求。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1研究的背景与意义

1.2曲轴加工车床床身及尾座的关键技术与研究现状

1.2.1曲轴加工车床床身的关键技术与研究现状

1.2.2曲轴加工车床尾座的关键技术与研究现状

1.3曲轴加工车床床身及尾座的国内外发展趋势

1.3.1曲轴加工车床床身的国内外发展趋势

1.3.2曲轴加工车床尾座的国内外发展趋势

1.4研究内容

第2章床身的设计

2.1床身的总体布局

2.1.1床身制造方法的选择

2.1.2床身的形状及形式

2.2前床身与后床身的结构设计

2.2.1前床身的结构设计

2.2.2后床身的结构设计

2.3前床身与后床身的连接方式及其精度保证

2.3.1前床身与后床身的连接方式

2.3.2精度保证

2.4床身所需精度要求及检验方法

2.4.1前床身精度要求

2.4.2后床身精度要求

2.4.3总体床身精度要求

2.4.4检验方法

2.5前后床身导轨的校核

2.5.1前床身导轨的校核

2.5.2后床身导轨的校核

2.6本章小结

第3章尾座的设计

3.1尾座的整体设计

3.2尾座箱体的设计和制造方式

3.3轴的设计与校核

3.3.1尾座主轴的设计与校核

3.3.2中间轴的设计与校核

3.3.3花键套轴的设计与校核

3.4本章小结

第4章重要部件的三维实体建模及有限元分析

4.1后床身实体建模及有限元分析

4.1.1后床身实体建模

4.1.2后床身模犁单元选取与网格生成

4.1.3后床身的应变及模态分析

4.2前床身实体建模及有限元分析

4.2.1前床身实体建模

4.2.2前床身模型单元选取与网格生成

4.2.3前床身的应变及模态分析

4.3本章小结

第5章总结与展望

5.1论文总结

5.2展望

参考文献

致 谢

攻读硕士学位期间发表的论文