【正文】 所以 , 在進(jìn)行實(shí)際計(jì)算時(shí) , 應(yīng)該充分注意 , 尤其是部件結(jié)合處的模型簡化處理要盡量做到與實(shí)際接近 , 以降低計(jì)算誤差。機(jī)床系統(tǒng)剛度增加，對振動的抵抗能力提高，亦可減少振動。 機(jī)床振動的控制 1. 對強(qiáng)迫振動的控制： 將振源與機(jī)床隔離。分析結(jié)果能為實(shí)現(xiàn)插齒機(jī)床的結(jié)構(gòu)優(yōu)化改進(jìn)提供必要的依據(jù)。 XX 學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 37 頁 第五章 機(jī)床優(yōu)化分析 機(jī)床振動使工件和刀具的相對位置和相對速度發(fā)生變化 ,使得切削過程惡化 ,限制了加工精度和切削效率。 結(jié)論： 由固有頻率可通過公式 n=60*f(n 為轉(zhuǎn)速 ,單位 rpm,f 為頻率 ,單位 Hz) ,得出該機(jī)床的切削臨界轉(zhuǎn)速的范圍如下表 : 表 42 臨界切削速度 階次 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 頻率 0 0 0 0 0 0 103 129 196 轉(zhuǎn)速 0 0 0 0 0 0 5550 6180 7740 11760 從以上的計(jì)算過程可以看出 , 用 ANSYS 對機(jī)床床身進(jìn)行模態(tài)分析 , 方法簡便 , 計(jì)算快捷 , 得到的振型形象直觀、易于觀察。 圖 416 四階振型 XX 學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 33 頁 第四階振型中，振幅位移主要產(chǎn)生在機(jī)床床身的固定板上，影響不大，可通過添加筋板來增大剛度。床身三維圖網(wǎng)格劃分后生成有限元模型如圖 412 所示。即必須設(shè)定 :單元的類型 (如 BEAM SHELL6 SOL ID4 SOL ID95)等、單元實(shí)常數(shù) (給定諸如厚度、截面積或者彈簧單元的剛度 K 等單元的幾何特性 )以及單元的材料特性 (如楊氏模量、熱傳導(dǎo)率等 ) 。 1. 簡化功能件和非承載構(gòu)件。但它有一個(gè)不可克服的缺點(diǎn)就是其對系統(tǒng)動力學(xué)特征的描述沒有明確的物理意義且用于系統(tǒng)辨識的傳遞函數(shù)必須在實(shí)體模型上取得 ,這表明它不能用于設(shè)計(jì)階段對機(jī)床結(jié)構(gòu)的優(yōu)化。但是 , 對于機(jī)床等大型復(fù)雜結(jié)構(gòu)的建模 , 影響其有限元建模精度的最大難點(diǎn)是結(jié)合部特征參數(shù)的準(zhǔn)確識別 , 這也是當(dāng)今國內(nèi)、外動力學(xué)建模領(lǐng)域的一個(gè)熱點(diǎn)和難點(diǎn)。解決方案：增大立柱整體剛度，可加厚筋板的厚度，最有效的方法就是想辦法增加剛度，減少質(zhì)量，這樣才能提高整體固有頻率。下面是國際單位制中的七個(gè)基本單位，其他所有的單位都可由這七個(gè)基本單位導(dǎo)出： SI基本單位 [14] 量的名稱 單位名稱 單位符號 長度 米 m 質(zhì)量 千克（公斤） kg 時(shí)間 秒 s 電流 安（培） A 熱力學(xué)溫度 開（爾文） K 物質(zhì)的量 摩托（爾） mol 發(fā)光的量 坎（德拉） cd 因此，只要所有的量都表示成這七個(gè)基本單位的某種組合，就可以保證單位制不會出錯(cuò)。 運(yùn)行 ADMIN，配置 ANSYS 和 PRO/E ，按照提示操作即可。可進(jìn)行四種類型的分析：靜態(tài)分析、模態(tài)分析、諧波響應(yīng)分析、瞬態(tài)響應(yīng)分析。 ANSYS流體單元能進(jìn)行流體動力學(xué)分析，分析類型可以為瞬態(tài)或穩(wěn)態(tài)。 ANSYS程序可求解靜態(tài)和瞬態(tài)非線性問題，包括材料非線性、幾何非線性和單元非線性三種。該軟件有多種不同版本，可以運(yùn)行在從個(gè)人機(jī)到大型機(jī)的多種計(jì)算機(jī)設(shè)備上，如 PC， SGI， HP， SUN， DEC， IBM， CRAY等。由世界上最大的有限元分析軟件公司之一的美國 ANSYS開發(fā)，它能與多數(shù) CAD軟件接口，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享和交換，如 Pro/Engineer, NASTRAN, Alogor, I－ DEAS, AutoCAD等， 是現(xiàn)代產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的高級 CAD工具之一 [12]。 單元特性分析 單元節(jié)點(diǎn)分 析包括選擇位移函數(shù)、分析單元力學(xué)性質(zhì)并計(jì)算等效節(jié)點(diǎn)力等內(nèi)容。結(jié)構(gòu)分析的矩陣 法是分析含有大量構(gòu)件的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的分析方法，其構(gòu)件是簡單的拉壓桿件或各種受彎曲或扭轉(zhuǎn)的梁，它們在有限個(gè)節(jié)點(diǎn)上的位移和內(nèi)力的關(guān)系可列成方程組以位移或內(nèi)力為未知數(shù)，而根據(jù)未知數(shù)的不同用位移法、力法或混合法進(jìn)行求解。此外 , 野火版還提供了全面、 集成緊密的產(chǎn)品開發(fā)環(huán)境 [9]。 則傳動件 n的徑向跳動、軸向跳動、齒距累積誤差所引起的總的切向線性誤差為： 2,2,2,Tn )()()(S nnn SSS ??????? （ 211) 折合成角度誤差為： nTnTrS??? n? （ 212) 式中， rn為齒輪 n的節(jié)圓半徑。 在傳動鏈中的各個(gè)傳動件，由于本身的制造和裝配難以達(dá)到理想的精 度，難免會產(chǎn)生誤差。當(dāng)用特殊形狀的刀具加工時(shí)，加工出的輪廓或齒形為其共扼曲線 [6]。 最后對數(shù)控插齒機(jī)床通過 ANSYS 。一 般情況下振動系統(tǒng)具有 N 個(gè)自由度 , 就有 N 個(gè)固有頻率ω 01, ω 02, ?ω 0n, 以及 n個(gè)對應(yīng)的主振型 A(1) , A(2) , ??, A(n) 。 模態(tài)分析理論 首先必須建立一個(gè)真正反映振動系統(tǒng)實(shí)際情況的動力學(xué)模型和對應(yīng)的數(shù)學(xué)模型 ,它是整個(gè)模態(tài)分析過程的基礎(chǔ) [3]。 ，整體床身為冷卻油池（ 240升）及時(shí)帶走切屑熱量，精度穩(wěn)定。 XX 學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 2 頁 第一章 緒論 數(shù)控插齒機(jī)簡介 數(shù)控插齒機(jī)（型號 YK5120）主要加工內(nèi)外直齒圓柱齒輪及各種形狀的直齒非圓齒輪和凸輪，圓柱齒輪加工精度為 6級（ GB10095— 88），齒面粗糙度可達(dá)。 機(jī)床 主要規(guī)格參數(shù) [1] 最大加工直徑 (毫米 )：外齒 250，內(nèi)齒 120+刀具直徑 (米 ) 最大加工模數(shù) (毫米 )： 6 最大加工齒寬 (毫米 )： 60 插齒刀刀軸軸線至工作臺軸線距離： 60220 刀具安裝面至工作臺面距離 (毫米 )： 160230 插齒刀最大沖程長度 (毫米 )： 70 工作臺臺面直徑 (毫米 )： 340 插齒刀每分鐘沖程數(shù)： 250900 插曲刀每往復(fù)沖程圓周進(jìn)給量 (毫米 )：刀具直徑 (φ100 毫米 ) 插齒刀每往復(fù)沖程徑向進(jìn)給量 (毫米 )： 主軸電機(jī)功率 (千瓦 )： 3/4 機(jī)床外形尺寸 (長 *寬 *高 )(毫米 )： 2510*2230*2210 機(jī)床重量 (千克 )： 6500 機(jī)床特點(diǎn)： ；采用特殊刀具可加工多種齒輪結(jié)合子和漸開線 花鍵；選用螺旋導(dǎo)軌刀架可加工斜齒圓柱齒輪；選用附加頂尖座可加工軸齒輪；當(dāng)選用可傾斜角度的工作臺可加工倒錐齒輪及帶錐度的離合器；選用鼓形齒讓刀機(jī)構(gòu)，可加工鼓形齒；機(jī)床變型后可加工齒寬大于 60毫米的工件。 ，回油及時(shí)，不產(chǎn)生混油現(xiàn)象。模型建立的準(zhǔn)確與否 , 將直接影響分析的結(jié)果。 主要設(shè)計(jì)思想及研究內(nèi)容 設(shè)計(jì)思想 在機(jī)床設(shè)計(jì)計(jì)算中，圍繞機(jī)床整機(jī)有限元計(jì)算存在著機(jī)床整機(jī)精確建模困難和工作量巨大兩個(gè)關(guān)鍵問題，大多把機(jī)床簡化為集中質(zhì)量模型和分布質(zhì)量模型。模態(tài)分析是動力學(xué)分析的基礎(chǔ)，各主要部件模態(tài)的提取是整機(jī)動力學(xué)分析必不可少的數(shù)據(jù)。 本機(jī)床加工時(shí)的幾個(gè)主要運(yùn)動如下 [7]: 主運(yùn)動是機(jī)床的主切削運(yùn)動，由主電機(jī)，經(jīng)傳動軸和曲柄滑塊結(jié)構(gòu)將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動變?yōu)榈遁S的直線往復(fù)運(yùn)動，以完成工件切削。一般誤差為 :齒輪齒形誤差△ f、相鄰齒距誤差△ t,齒距累積誤差△ t∑ , 杠螺紋半角誤差△ ? 、由于軸承等的誤差產(chǎn)生的齒輪徑向跳動△ E和軸向竄動△ b等。 機(jī)床的幾何精度 數(shù)控插齒機(jī)是一種特殊的多體系統(tǒng)，由多個(gè)部件連接而成。 因?yàn)橛?Pro/ENGINEER 軟件參數(shù)化建模比 ANASYS 建模要更方便、快捷 , 特別是建立車床床身這樣復(fù)雜的三維實(shí)體模型 , 需要耗費(fèi)大量的時(shí)間和精力 , 用 Pro/ENGINEER 軟件可大大提高建立實(shí)體模型的效率 , 所 以 就 在Pro/ENGMEER 中建好三維模型后再導(dǎo)入 ANSYS 中 , 具體操作是建成后點(diǎn)擊File→ Save a Copy, 在 Type 項(xiàng)選中 IGES ( ) , 這樣就把 Part ( ) 文件轉(zhuǎn)化為 IGES ( ) 文件 , 然 后在 ANSYS 中點(diǎn)擊 File→ Import 即可打開看到模型。利用結(jié)構(gòu)力學(xué)知識對離散的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)寫出方程，采用矩陣符號推導(dǎo)與計(jì)算矩陣就是一個(gè)數(shù)學(xué)的計(jì)算過程。 單元組集 利用結(jié)構(gòu)力的平衡條件和邊界條件把各個(gè)單元按原來的結(jié)構(gòu)重新連接起來形成整體的有限元方程。 CAE的技術(shù)種類有很多，其中包括有限元法 (FEM,即 Finite Element Method),邊界元法 (BEM,即 Boundary Element Method)，有限差法 (FDM,即Finite Difference Element Method)等。 ANSYS軟件提供的分析類型如下： 用來求解外載荷引起的位移、應(yīng)力和力。 ANSYS程序可以分析 大型三維柔體運(yùn)動。分析結(jié)果可以是每個(gè)節(jié)點(diǎn)的壓力和通過每個(gè)單元的流率。 目前最新版本是 ANSYS 。 如果第 4 步成功的話，運(yùn)行 PRO/E 后就可在其菜單欄里面看見多了一個(gè) ，注意此時(shí)還沒有最后成功。例如，重力加速度 g 的單位涉及到長度和時(shí)間兩個(gè)基本單位，因此在國際單位制中，重力加速度的單位必須是： m/s2，而在國際單位制中的XX 學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 20 頁 數(shù)值就是 。 插齒機(jī)機(jī)床結(jié)合部的有限元分析 機(jī)床結(jié)合部的 接觸剛度以及與之相關(guān)聯(lián)的機(jī)床靜變形在機(jī)床總剛度和總的靜變形中占有重要地位。 早在 20 世紀(jì) 60 年代 , 人們就已注意到結(jié)合部問題對機(jī)械結(jié)構(gòu)靜、動態(tài)性能的顯著影響 , ,并著手研究結(jié)合部問題。另外 , 它對數(shù)據(jù)的采集和處理的工作量很大 , 原理也較復(fù)雜 , 因此一般只被用于大型重要部件或整機(jī)的系統(tǒng)辨識。有些構(gòu)件僅為滿足結(jié)構(gòu)或使用上的要求而設(shè)置 ,并非根據(jù)強(qiáng)度的要求而設(shè)置 ,例如 :軸承座、吊孔、線路孔等。 在進(jìn)行模態(tài)分析過程中 ,首先要指定分析類型和分析選項(xiàng) ,在大多數(shù)分析過程中將選用 Subspace 法、 BlockLanczos 法、 Power Dynamic 法和 Reduce Householder 法。 XX 學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 30 頁 圖 412 插齒機(jī)整機(jī)網(wǎng)格化分結(jié)果 床身的振動可以表達(dá)為各階固有振型的線性組合 , 其中低階固有振型要比高階對床身的振動影響大 , 越是低階影響就越大 , 因此低階振型對床身的動態(tài)特性起決定作用 ,故進(jìn)行床身的振動特性的分析計(jì)算