主轴箱动/静/热态特性综合分析与优化  被引量:5

Comprehensive analysis and optimization for the static/dynamic/thermal characteristics of head frame

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作  者:王禹林[1] 廖凯 金娜[1] 冯虎田[1] 

机构地区:[1]南京理工大学机械工程学院,江苏南京210094 [2]北京航空航天大学机械工程及自动化学院,北京100191

出  处:《南京理工大学学报》2013年第1期87-93,共7页Journal of Nanjing University of Science and Technology

基  金:国家自然科学基金(51105208);国家科技重大专项(2009ZX04001-171-02);中国博士后科学基金特别资助项目(2012T50504);中国博士后科学基金(20110491426);江苏省博士后科学基金(1101082C)

摘  要:为了提高主轴箱的静刚度,并减少其变形以及振动对整机加工精度的影响,该文对某大型旋风铣床主轴箱进行了动/静/热态特性仿真分析和综合优化。基于主轴箱模态分析识别出结构的薄弱环节,采用方案对比法对薄弱环节进行了改进研究;并基于热-结构耦合方法对主轴箱进行仿真,得到了力热耦合条件下主轴箱的温度、位移和应力分布云图,并提出相应的改进方案;最终获得主轴箱综合优化方案。优化后的主轴箱一阶固有频率提高了5.02%,最大变形量减小了约80%,最大等效应力减小了76.5%,且质量减小了5.6%。主轴箱的动静刚度得到了提高,热变形与应力也得到了改善,同时为其它关键件的综合特性分析优化提供了借鉴。To improve the stiffness of the head frame and decrease the influence of its deformation and vibration on the machining precision,the static/dynamic/thermal simulation and comprehensive optimization of the head frame.Structural weaknesses is identified and improved based on the model analysis.The thermal-mechanical coupling simulation of the head frame.The temperature field,total displacement and stress distribution of the head frame are obtained,and the comprehensive optimization solution is proposed.The first-order natural frequency of the optimal head frame increases by 5.02%,the maximum deformation decreases by 80%,and the maximum stress decreases by 76.5%,while the mass decreases by 5.6%.The static and dynamic stiffness increases,and the thermal stress and strain are improved.This method also provides a reference for simulation and optimization of other key parts.

关 键 词:主轴箱 静动态特性 热态特性 有限元分析 

分 类 号:TH113.1[机械工程—机械设计及理论]

 

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