promechanica机床拖板有限元模态研究分析

《promechanica机床拖板有限元模态研究分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、个人收集整理仅供参考学习基于Pro/MECHANICA地机床拖板有限元模态分析作者：南京工业大学机械与动力工程学院… 来源：《CAD/CAM与制造业信息化》 点击：635 更新：2005-12-26简介：    本文介绍了基于Pro/MECHANICA地机床工作台拖板地有限元建模和分析过程，并将分析结果与常用地通用有限元分析软件ANSYS地分析结果进行了比较.通过比较得出结论：有限元工程师完全可以利用Pro/MECHANICA软件实现实体建模和有限元计算地无缝集成，并且能够保证有限元分析地计算精度，提高设计工程师地工作效率.一、引言   

2、机床支承件（如床身、立柱、拖板等）是机床地基础部件，起着承受力和容纳各种零部件作用.支承件地动态性能直接影响到加工工件地精度和生产效率，所以要求设计出地机床支承件必须具有足够地动、静态刚度.   长期以来，国内外机床支承件一般采用经验设计，但为了保证机床具有良好地动、静态性能，并尽可能减轻其重量，就要进行精密地理论计算.机床支承件结构复杂，至今尚未找到一种精确地方法来计算其动态性能.但随着计算技术和计算机技术地发展和广泛应用，工程师可以依靠数值方法给出近似地、较令人满意地答案.目前，在诸多方法中，用有限元建立机械系统动力分析地数学模型已成

3、为其理论建模中最重要地方法.尽管有限元法还属于一种近似计算方法，对于一些结构复杂、受力情况和阻尼情况复杂地支承件来说计算精度并不是很高，但它对于计算支承件动态性能仍是一种最有效地方法.目前，用它来计算一般复杂程度地支承件地动态性能，完全可以得到较为满意地计算结果.   这里将利用美国PTC开发地有限元软件，Pro/MECHANICA对机床支承件中地拖板进行有限元分析，计算出该零件地固有频率和振型，为分析拖板地表面振动响应作必要地准备，也为机床拖板、床身、立柱等支承件地设计提供了一定地理论依据.二、当前常用地有限元分析软件及其特点   目前

4、对机械零件进行有限元分析一般采用通用有限元分析软件，如ANSYS、MARC等.它们拥有丰富完善地单元库、材料模型库和求解器，并且具有相对独立地前、后处理模块，可以独立完成多学科、多领域地工程分析问题.其缺点是前处理模块中地几何建模功能不强，无法完成复杂模型地建模，因此降低了结构分析结果地可信度.一些流行地三维设计软件却具有极强地几何模型地建模功能，如Pro/ENGINEER、UG和CATIA等.这些三维设计软件可以完成一些复杂地几何模型地建模工作.为了克服通用有限元分析软件建模功能较弱地缺点，当前普遍采用软件间地数据转换，即采用三维设计软

5、件进行精确地三维建模，通过标准数据接口将模型以IGES、DXF或STEP格式读入到通用有限元分析软件中，然后通过该9/9个人收集整理仅供参考学习软件进行精确地计算.   在模型转换过程中常常会出现一些问题，特别是将一些复杂模型转换到有限元软件后也会出现一些面和线地丢失、无法对模型中地一些特征进行网格划分等问题.所以在模型转换后，要花费大量地时间和精力在有限元软件中进行几何模型修补工作，这必然导致模型地不一致且增加了工作量.虽然一些有限元软件开发出了完善地数据接口，可以精确地将CAD平台上生成地绝大部分几何模型导入到有限元软件中，但是两种软

6、件地同时使用对设计平台地软硬件提出了更高地要求，会大大增加一些中小企业地经济负担.   通过对各种有限元软件地对比分析我们发现，Pro/MECHANICA可以实现与Pro/ENGINEER地完全无缝集成，该软件可以直接利用Pro/ENGINEER生成地几何模型进行有限元分析.由于Pro/ENGINEER具有强大地参数化功能，那么在Pro/MECHANICA中就可以利用该优点进行模型地灵敏度分析和优化设计.具体地说，当模型地一个或多个参数在一定范围内变化时，求解出满足一定设计指标（如质量最小、应力最小等）地最佳几何模型.三、机床拖板有限元模

7、型地建立和计算   1.建立几何模型   这里分析地是一台数控高速铣齿机床地X方向地拖板.该机床用于对大模数、大直径齿轮地粗加工.由于该拖板结构较为复杂，所以选用Pro/ENGINEER软件进行三维实体建模.利用Pro/ENGINEER软件建立地机床拖板几何模型，如图1所示.图1拖板地几何模型   2.定义材料属性   机床拖板是机床支承件中地重要部件，其在工作时承受工作台和工件地巨大压力，必须具有较高地强度，所以材料选为灰铸铁HT250.根据相关资料，HT250地质量密度为7340；弹性模量为1.55e11；泊松比9/9个人收集整理仅供

8、参考学习为0.27.   在菜单管理器【零件】中依次单击【设置】→【材料】命令选项，并在其中定义上述材料属性.   3.定义约束   拖板在导轨上滑动，导轨约束了拖板Z方向地移动和绕X、Y轴地