曲轴加工复合车床主传动系统设计及优化

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1、武汉理工大学硕士学位论文曲轴加工复合车床主传动系统设计及优化姓名：况念申请学位级别：硕士专业：机械制造及其自动化指导教师：黄继雄20100501摘要曲轴是车用及船用发动机的核心部件，它负责将连杆产生上下往复运动变成发动机输出轴的旋转运动。曲轴受力情况复杂，且连杆颈的轴线相对于主轴颈的轴线不同心，轴颈磨损和疲劳断裂是曲轴的主要失效形式，这给曲轴的加工制造提出的很高的要求，尤其是曲轴连杆颈的加工。目前国内曲轴生产线主要是由普通机床和专用机床组成，生产效率和自动化程度相对较低。国内曲轴加工的设备主要还是依赖于国外昂贵的进口设备，这就大大增

2、加了曲轴加工的成本。本课题研究的曲轴复合加工车床是以加工曲轴主轴颈和连杆颈为主的新型机床。该机床的设计集多项创新于一体，具有广阔的发展前景，对其进行设计和研究将有效改善曲轴的加工工艺，提高曲轴加工质量。本文研究的内容有：1．曲轴复合加工车床主传动系统的设计及建模。内容包括主传动系统的方案确定、零部件的设计、外购件的选型。2．对主轴箱和主轴进行静力学和模态分析。在建立三维有限元分析模型的基础上，对主轴箱和主轴进行静力学分析，直观展示了结构的应力场和位移场，分析了结构的强度和刚度。对主轴箱和主轴结构进行了模态分析，获得了主轴箱和主轴的模

3、态参数(固有频率和振型)，对两种结构进行了动态性能分析，并结合静态分析综合评价了结构的力学性能。静态分析与模念分析结果表明，主轴箱、主轴能够满足强度要求，设计比较保守。静态分析与模态分析为结构优化设计和动力改进打下了基础。3．主轴箱的优化设计。本文利用了ANSYS的参数化优化设计模块从静力分析角度对主轴箱进行优化设计，获得了主轴箱结构以质量最轻为目标的优化设计结果，使得主轴箱的质量减轻了约16％。对优化后的结构进行改进，主轴箱能满足加工、装配要求，并保证其加工精度。关键词：曲轴复合加工，静力分析，模态分析，优化设计AbstractC

4、rankshaftisanimportantcomponentofautomotiveandmarineengines，whichisresponsibleforturningtheup·downmotionoftherodintotherotationoftheoutputshaftoftheengine．Inthepartofthecrankshaftmachining，theprocessingoftheCrankshaftconnectingrodneckisadifficult，becausetheaxisofthecon

5、nectingrodneckhasaeccentricrelativetothespindleaxisoftheerankshaft．Currently,thecrankshaftproductionlineismainlymadeupofcommonmachinetoolsandspecialmachinetools，withrelativelylowproductionefficiencyandautomation．InChina,thecrankshaftmachiningequipmentmainlyrelyonbeingi

6、mportedfromforeigncountries，whichgreatlyincreasethecostsofthecrankshaftmachining．Thecrankshaftmachiningcomplexlathethatusedforprocessingthemainjournalandconnectingrodneckofthecrankshaftisresearchedinthispaper．Thedesignofthemachinesetanumberofinnovationsandhaveabrightfu

7、ture,itsdesignandresearchwillgreatlyimprovetheprocessingtechnologyofthecrankshaftandimproveprocessingquality．Themaincontentsofthisarticleareasfollows：1．Designingandmodelingofthecrankshaftmachiningcomplexlathe．Includingprogramstodeterminethemaintransmissionsystem，thesch

8、emedesignofcomponents，selectionofoutpurchasedparts．2．Athree—dimensionalfiniteelementofthespindlebox，thecrankshaftmach