重型镗床超长镗杆优化设计与动力学仿真

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1、国内图书分类号：THl61+．6工学硕士学位论文重型镗床超长镗杆优化设计与动力学仿真硕士研究生：于立梅导师：邵俊鹏申请学位级别：工学硕士学科、专业：机械电子工程所在单位：机械动力工程学院答辩日期：2013年3月授予学位单位：哈尔滨理工大学ClassitiedIlldex：THl61+．6DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringOptimalDesignandDynamicSimulationofSuper-longBoringbarofHeavyDutyBoringMachineCandidate：Supervisor：砌LimeiShaoJunp

2、engAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：MechatronicEngineeringDateofOralExamination：March，2013University：HarbinUniversityofScienceandTechnology哈尔滨理工大学工学硕士学位论文重型镗床超长镗杆优化设计与动力学仿真摘要各国的工业与国防事业都要以机械制造业为根基，自动化程度与机加精度较高的数控机床是机械制造业的基石。随着对大型镗车床的市场刚性需求的增加，国内各高校均对其结构设计与工作性能开展较为深入的研究。由于加工件尺寸较大

3、且镗杆直接与镗刀盘相联接，镗杆的机械性能将直接影响加工表面质量。现有文献与资料所研究的镗杆虽长径比较大，但多数用于小型的数控机床上，大型镗车床的镗杆设计理论仍为目前有待弥补的空白。在查阅大量的文献与实际调研的基础上，本文以大型镗车床的镗杆为研究对象，首先镗杆内径值是其结构设计中非常重要的参数，由于内径增加会引起刚度下降、固有频率上升，为平衡此矛盾将二者等权，从而得到内、外径之间的关系式并确定最优内径值；其次镗杆振幅是影响加工质量重要因素，在此通过简化镗削系统的力学模型、运用机械振动力学知识求解其振动响应方程，为估算镗杆振幅提供理论估算工具；从振动根源抑振是控制振动行之有效的方法，通过对镗削系统

4、进行系统稳定性、自由振动、受迫振动、自激励振动分析寻求引起系统不稳定的因素，同时由此得出镗杆弹性支撑的限定条件；最后镗刀的变形量直接影响加工精度，应用有限元分析确定选用镗杆设计方案并通过创建特征孔达以改变其刚度、减小变形量，最终确定镗杆的结构且在AnsysWorkbench中进行模态及谐响应分析验证此结构设计是否满足使用要求。本文通过对镗削系统的建模与分析指出影响系统稳定性及产生振动的根源，为实际加工中避免振颤现象的出现提供理论依据，为镗杆的结构设计提供一种新的思路，同时为大型镗车床提高加工精度及镗杆端部弹性支撑的结构设计奠定基础。关键词镗杆：动力学仿真；优化设计哈尔滨理工大学工学硕±学位论文

5、暑詈詈詈昌置昌=鲁==暑詈詈詈暑詈==暑==詈皇=詈詈=!詈皇===穹昔皇=鼍暑墨=兰穹嚣=詈篁1i-1i詈=皇昌E=皇昌=暑詈詈詈詈詈!芒皇!=皇=喜詈苎=!詈詈皇!篁詈!!!OptimalDesignandDynamicSimulationofSuper-longCompositeStructureBoringbarofHeavyDutyBoringMachineAbstractMechanicalmanufacturingindustry1Sthefoundationofnationaldefenseandindustry,andthehi91ldegreeofautomationand

6、accuracyofCNCmachinetoolsisthecornerstoneofmechanicalmanufacturing．Withtheincreasingrigiddemandoflargeboringlathe，domesticuniversitieshavelucubratedthestructuraldesignandperformanceofboringlathe．Forthereasonthattheworkpiecesarehugeandtheboringbarconnectswiththeboringheaddirectly,theperformanceofbori

7、ngbarwilldirectlyaffectthequalityofthemachinedsurface．Althoughtheboringbaronwhichexistingdataandliteratureresearchhavelargelength-diameterratio，theyaremostlyusedonsmallCNCmachinetools，Thedesigntheorya