基于ANSYS的磨齿机立柱结构优化.pdf

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1、2011年7月机床与液压Ju1．20ll第39卷第13期MACHINET0OL&HYDRAULICSV0l_39No．13DOI：10．3969／j．issn．1001—3881．2011．13．028基于ANSYS的磨齿机立柱结构优化朱林波，樊利军，杨奇俊，邱志惠，洪军(1．西安交通大学机械制造系统工程国家重点实验室，陕西西安710054；2．陕西秦川机械发展股份有限公司秦川发展技术研究院，陕西宝鸡721009)摘要：磨齿机立柱动静刚度直接影响机床的加工质量。针对现有立柱动静刚度薄弱的问题，分析立柱壁厚、筋板厚度和高度、后窗口尺寸及双层筋板对立柱结构特征频率的灵敏度，找出

2、对该类型立柱结构动态特性影响较大的设计参数。通过优化敏感设计参数，重新构建立柱模型。仿真结果表明：与原立柱相比，优化后立柱结构的动静刚度特性得到显著改善。关键词：立柱；灵敏度；动态特性；优化设计中图分类号：TGS02．13文献标识码：A文章编号：1001—3881(2011)13—091—5StructuralOptimizationontheColumnofGrindingMachineToolsBasedonANSYSZHULinbo，FANLijun，YANGQijun，QIUZhihui，HONGJun(1．StateKeyLaboratoryforManufact

3、uringSystemsEngineering，Xi’anJiaotongUniversity，Xi’anShaanxi710054，China；2．QinchuanDevelopmentTechnologyResearchInstitute，QinchuanMachineToolGroupCo．，Ltd．，BaliShaanxi721009，China)Abstract：Thedynamicandstaticstiffnessofcolumnofgrindingmachinetoolsindirectlyaffectprocessingqualityofmachineto

4、ols．Consideringtheproblemofweakstiffnessonthecolumn，thesensitivityanalysesofwallthickness，ribthicknessandheight，windowsizeanddoubleribforthecolumnstructurefrequenciesweremadeinordertofindwhichdesignparametershadlargel‘influenceondynamiccharacteristics．Thecolumnwasrehuiltthroughoptimizingth

5、esensitiveparameters．Thesimulationresultsshowthatopti—mizedcolumnhasbetterdynamicandstaticpropertiesthantheoriginalone．Keywords：Column；Sensitivity；Dynamiccharacteristics；Optimizationdesign立柱是磨齿机的重要支撑部件，其静力变形和动模型进行模态与刚度分析，会使模型单元划分困难，力响应直接影响机床的加工质量和生产率⋯。立柱结单元数目巨大，甚至难以求解。因此，在不影响分析构设计不合理，会因其刚度

6、不足而产生各种变形、振精度的情况下，论文对原模型进行一定的简化，去掉动等，从而降低齿轮的加工质量。现有磨齿机立柱功了对实际分析影响不大的部分特征，如安装孔、倒角能结构已趋成熟，但厂家和用户反馈其动静刚度仍存等。在一定问题。在对结构不做重大改动的基础上，采用Pro／E3．0与ANSYS12．0无缝连接技术，基利用灵敏度分析法，找出立柱结构部件中最敏感的部于Pro／E建立的三维实体可以直接在Workbench中生位，通过优化敏感部位结构以改善立柱动静刚度特性。成有限元模型。立柱的材料采用HT250，弹性模量1立柱原模型动静刚度分析E=1．1×10’MPa，泊松比=0．28，密度

7、P=7．2×YK73200圆柱齿轮磨齿机立柱是铸造结构，其规10kg／mm，YK73200磨齿机立柱主要承受来自主格为1400mm×1200mm×2645mm，其中壁厚为轴磨具系统的重力及磨削力。利用ANSYSWork．30mm，筋板厚度为20mm，筋板高度为100mm，后benchl2．0对原模型进行动、静刚度分析，分析结果窗口大小为780mm×1200mm。见表1、2所示，图1为原立柱综合变形，图2—6为立柱结构复杂，如果用其不简化细小结构的实体原立柱前五阶模态振型。收稿日期：2010—07—23基金项目：国家