大功率大扭矩摆角铣头结构特性的分析和仿真的研究

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1、摘要大功率、大扭矩摆角铣头是大型数控机床的重要功能部件，摆角铣头的特点是：大扭矩(旋转1800NM，摆动7400NM)，大功率(35KW)，双传动链(摆动链和旋转链)传动，结构紧凑复杂。摆角铣头的加工对象是大型自由曲面叶片，要求采用双铣头五轴联动加工。本课题的意义在于充实我国数控机床及其功能部件数字化分析、建模、仿真及优化方面理论，以铣头为突破口，提供其他功能部件分析研究的思路、方法；为北京第一机床厂摆角铣头的优化设计与结构改进提供理论依据，提高数控装备制造业的技术自主创新能力和核心竞争力。课题分析研究摆角铣头结构特性及其仿真。主要进行摆角铣头的实体建模分析

2、、有限元建模分析、铣头内部传动链的分析与计算、铣头静力特性分析、铣头静刚度分析、铣头模态分析等相关内容。通过Pro／EWildfire3．0对铣头进行实体建模，在不影响分析结果的前提下对模型进行必要简化，导入有限元分析软件ANSYS9．0建立有限元模型。分析两条传动链的传动特点，根据给定功率和扭矩等参数，进行逆算，算出各传动副结合部位的受力大小，为静力特性分析奠定基础。接下来进行静力分析、刚度分析、模态分析，确定铣头主要零件及整体变形、动态特性，特别是铣头刚性最薄弱的部位。论文阐述了铣头的结构特点、工作原理，基本参数和建模。根据铣头的工作原理，分析了铣头的传

3、动特点，建立了铣头传动链模型；分析了铣头各零件和铣头整体的受力特点，对铣头主要零件和整体结构进行了静力分析，得到了应力分布云图，分析了铣头主要零件和整体的应力分布规律。同时进行了刚度分析，得到了铣头主要零件和整体的变形云图，并计算了刚度值。对铣头主要零件和整体进行模态分析，得到铣头的前六阶固有频率和振型，通过对前六阶振型的研究，可以识别出结构中存在的主要薄弱部位。这些分析，为铣头结构的改进和优化提供依据。关键词铣头；结构特性分析；仿真研究ABSTRACT11圮high-torqueandhigh-powerdeflectionanglemillinghead

4、is锄importantpartofaNCmachine．Itscharacteris：high—torque(rotatingin1800NM，swinging7400NM)，high-power(35KW),twotransmissionchains(swingingchainandrotatingchain)driving．So，itsstructureiscompactandcomplex．Alsoitsprocessingobjectisgreat—typefreebendingvanewhichshouldbemilledbytwomilling

5、headsandfiveaxes．Thesignificationisthatenrichesthetheoryofdigitalanalysis，modeling，simulationandoptimizationofNCmachinetoolanditsfunctionalassemblyinourcountry．Thoughtandmethodofresearchforotherfunctionalassemblybesidesmillingheadareprovided．Academicbasisofoptimizationdesignandstru

6、ctureimprovementformillingheadisprovidedforBeijingNO．1MachineToolPlant．IndependentinnovationcapabilityandcorecompetitioncapabilityoftechnologyforNCequipmentmanufactureisimprovedbythisproject．DefleXionanglemillinghead’Sstructurecharacteranditssimulationarestudiedandanalysedthroughth

7、isproject．Thefollowingcontentsarestudied．Includingfinitedementmodelinganalysis，transmissionchainsofmillinghead’8computingandanalysis，smilecharacteristicanalysisofmillinghead，smilestiffnessanalysisofmillinghead，modalanalysisofmillinghead，andSOon．Ifoundsolidmodelofmillingheadthrough3

8、DsoftwarePro／Eandpredigest