基于有限元法螺旋锥齿轮铣齿机结构分析与优化设计.pdf

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1、分类号：学校代码：10066密级：学号：03M080612029基于有限元法螺旋锥齿轮铣齿机结构分析与优化设计SpiralBevelGearMillingToolMachineStructureAnalysisandOptimizationDesignBasedontheFiniteElementMethod作者姓名：吕灵伟导师（职称）：胡德计副研究员满佳讲师一级学科：机械工程学科（专业）：机械工程年级：2012级提交论文日期：2015年3月学位授予单位：天津职业技术师范大学独创性声明声明：本人所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和

2、致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得天津职业技术师范大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名：签字日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解天津职业技术师范大学有关保留、使用学位论文的规定，特授权天津职业技术师范大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文，允许论文被查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。（保密的学位论文在解密后适用本授权书

3、）学位论文作者签名：导师签名：签字日期：年月日签字日期：年月日摘要螺旋锥齿轮铣齿机作为一种广泛应用的专用加工机床，要求其机床本体具有良好的动静态特性以保障加工精度和效率。对螺旋锥齿轮的精度和加工效率的提高，要求设计中充分利用现有的设计和测试手段来提高其动静态特性，以满足螺旋锥齿轮铣齿机进行高精度、高效率加工的要求。本文以某型螺旋锥齿轮铣齿机为例，来分析如何利用以有限元方法为基础的CAE手段和以实验为基础的振动测试手段来进行数控螺旋锥齿轮铣齿机动静态特性分析和优化。本文的主要工作内容有：（1）基于CAD软件Solidworks和有限元分析软件ANSYS，建立该型螺旋锥齿轮铣齿机的CA

4、E分析模型；以此模型为基础，对其进行静力和模态分析。根据模态分析所获得各阶振型,从整体上分析主要零部件的改进方向；根据有限元分析所得数据确定筋板布局及筋板厚度改变对于零件固有频率的影响的灵敏度；分析筋板厚度的与零件的静刚度之间的灵敏度关系。（2）基于CAD软件Solidworks和有限分析软件ANSYS，建立机床的整机分析的有限元模型，并进行了静力分析和模态分析。获得了机床在各方向的变形量及前六阶振型，确定螺旋锥齿轮铣齿机的薄弱环节；分析整机中床身、立柱的筋板厚度对于机床整机动静态特性的影响的灵敏度。（3）利用振动测试手段，可以获得螺旋锥齿轮铣齿机整机的实验模态；该实验模态包含了结

5、合面的影响比有限元分析方法所获得的结果更加准确。将实验结果与有限元分析结果的对比，可验证有限元分析结果的准确性和可靠性；在此之后，可以以现有有限元模型的边界条件基础，对螺旋锥齿轮铣齿机进行优化设计。本文所针对的对象为专用加工机床螺旋锥齿轮铣齿机，但主机的动静态特性的优化设计是设计中的普遍问题，因此，文中所获得结论及分析方法也适用于其它类型数控机床的设计。关键词：螺旋锥齿轮铣齿机，动静态特性，静力分析，模态测试AbstractSpiralbevelgearmillingmachinewhichisakindofwidelyusedmachinetoolsforspecialpurpo

6、se,isrequestedtohaveagooddynamicandstaticcharacteristicstoensuremachiningprecisionandefficiency.Toimprovetheprecisionandtheefficiencyofthemachiningofspiralbevelgears,itneedtomakefulluseofexistingdesignandtestmethodstoimprovethedynamicandstaticcharacteristics,inordertomeetthespiralbevelgearmill

7、ingtoothmachineforprocessingofhighprecision,highefficiencyrequirements.Thispapergiveanexampleofacertaintypeofspiralbevelgearmillingtoothmachine,toanalyzehowtousetheCAEtoolsbasedonthefiniteelementmethodandvibrationtestmethodbasedontheexp