大型螺纹磨床拖板动静态特性分析及结构优化.pdf

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1、设计与研究Des_gn(andResearch大型螺纹磨床拖板动静态特性分析及结构优化吴晓枫王禹林冯虎田(南京理工大学机械工程学院，江苏南京210094)摘要：采用SolidWorks建立某大型螺纹磨床拖板的三维模型，并借助ANSYS对其结构进行了模态分析。给出了拖板前三阶固有频率和相应振型，识别了该拖板结构的薄弱环节。在此基础上，以拖板结构固有频率及最大相对位移量为优化目标，同时考虑设计重量。提出该拖板结构四种改进方案，通过对各种方案分析比较确定结构综合优化方案并对其进行相应的静刚度校核确定最终优化方案。优化后的拖板与原型相比

2、，重量基本保持不变的情况下，前三阶固有频率均有大幅提高，其中第一阶固有频率提高13．71％，对应的一阶振型的最大相对位移量减小18．54％；位移变形最大值减小65．3％。最大等效应力值减小了11．4％，从而实现了拖板的动静态特性分析与优化。对大型机床拖板的结构优化设计有着较大的借鉴意义。关键词：磨床拖板模态分析固有频率相对位移量静刚度中图分类号：TG502，THll2文献标识码：AStatic--dynamicsanalysisandstructuraloptimizationoflarge-sizedNCthreadgrind

3、ercarriageWUXiaofeng，WANGYulin，FENGHutian(SchoolofMechanicalEngineering，NanjingUniversityofScienceandTechnology。Nanjing210094，CHN)Abstract：Thethree—dimensionalmodeloflarge-sizedthreadgrindercarriageismodeledbySolidWorks，andthemodalanalysisofthecarriagestructureismade

4、byANSYS．Thefirstthreeordersofnaturalfrequencyandmodeshapesoftheca~iagearegivenandtheweakpointsofthestructureareidentified．Takingthenatu-ralfrequencyandmaximumrelativedisplacementastheoptimaltargetsandconsideringdesignweightofstructures，fourimprovedcarriageschemesarep

5、resented，analyzedandcompared．Then，thecomprehen—sireoptimizationschemesarechosenandthemostoptimalstructureischosenbycheckingstaticstiff-hess．Theresultsoftheintegratedoptimaldesignofthecarriageshowthatweightbasicallyremainsun—changed-thefirstthreeordersofnaturalfrequen

6、cyareallgreatlyincreased，thefirstorderofnaturalfre—quencyoftheredesignedcarriageisincreased13．71％，thecorespondingfirst—ordermodeshapemaxi-mumrelativedisplacementisreduced18．54％：Themaximumdisplacementisreduced65．3％，themaxi—mumstressisreduced11．4％bycomparisonwiththeori

7、gina1．Thestatic-dynamicsanalysisandstruc—ruraloptimizationisrealized．Allstudiesprovideimportanttheoreticalbasisforthestructureoptimizationdesignoflarge—sizedmachinetoolcarriage．Keywords：GrinderCarriage；ModalAnalysis；NaturalFrequency；RelativeDisplacement；StaticStiffne

8、ss磨削加工作为一种高精度加工技术，在机械加工拖板是机床的重要支承部件，起支撑和容纳各种中发挥着不可替代的作用。磨床包括床身、拖板、砂轮零部件的作用。因此，在设计过程中很有必要对拖架等，整台数控机床加工精度和加工效率在很大程度板结构进行动、静态特性分析以提高整台