【正文】 時通常取前 1～ 10 階。 圖 417 五階振型 第五階振型中，振動依舊主要集中在床身底部固定板部分，當頻率較低時，工作臺最大的振幅達為 ,影響不大，可通過添加筋板來增 大床身底座的剛度。 從以上十階模態(tài)分析中可以得出，插齒機的容易振動部分主要集中在床身、立柱和刀頭部分 ，所以在機床設(shè)計中要充分考慮以上部位的結(jié)構(gòu)強度和剛度。而機床的振動按其產(chǎn)生的原 因可以分為自由振動、受迫振動和自激振動 ,自由振動的頻率是系統(tǒng)的固有頻率 ,受迫振動的頻率是激振頻率。 修改后的床身結(jié)構(gòu)如圖所示： 圖 51 床身結(jié)構(gòu)圖 XX 學院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 38 頁 第六章 結(jié)論 分析結(jié)果誤差原因 1. 計算時結(jié)構(gòu)被簡化 , 部分結(jié)果被省略。設(shè)置隔振裝置，將振源所產(chǎn)生的振動由隔振裝置大部分吸收，減少振源對加工的干擾。 調(diào)節(jié)系統(tǒng)的固有頻率，避免共振現(xiàn)象發(fā)生。 通過對機床各主要組成部件的有限元模態(tài)分析 ,分別得到它們的各階固有頻率和振型 ,并且對相對薄弱部件立柱和床身的結(jié)構(gòu)進行改進 ,改善它們的結(jié)構(gòu)剛度 ,提高其固有頻率。另外 , 對模型的簡化也是造成振型誤差的重要原因。 提高工藝系統(tǒng)的剛度及阻尼。 6. 對于立柱等彎曲明顯的部位可以考慮通過加上加強筋來減少這種振動。在考慮其基本輪廓尺寸不變的前提下 ,在 Pro /E軟件中修改結(jié)構(gòu) , 再用相同的方法導(dǎo)入 ANSYS 軟件中建立有限元 模型并進行模態(tài)分析 ,分別得到修改后的固有頻率和振型 , 比較結(jié)構(gòu)修改前后的固有頻率值和振型圖 , 最終得到較合理的結(jié)構(gòu)方案。在機床床身結(jié)構(gòu)的設(shè)計中 , 在滿足強度和剛度的條件下應(yīng)盡可能地減輕重量 , 進行必要的優(yōu)化 , 而 ANSYS 分析軟件可以幫助設(shè)計人員有效解決設(shè)計問題 , 并可以進行多種設(shè)計方案比較 ,最終得出優(yōu)化設(shè)計方案。解決方案為：增加床身內(nèi)部筋板強度，提高床身壁的剛度。 圖 415 三階振型 三階振型中，在頻率較低時時振幅為 ，從振型圖中可以看出虛線部分為未變形前的輪廓線。對單元進行質(zhì)量檢測，所有單元均滿足畸變要求。在生成零件三維模型節(jié)點和單元網(wǎng)格之前 ,必須先定義合適的單元屬性。 XX 學院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 29 頁 插齒機整機有限元 分析 在建立有限元模型前 ,用 Pro /E 首先建立機床框架的實體模型 ,并按下列原則進行模型簡化。試驗識別法是通過動態(tài)試驗局部或整體識別結(jié)合部等效動力學參數(shù)的方法 ,可以采用頻域或 時域方法估計結(jié)合部的等效動力學參數(shù)理論建XX 學院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 28 頁 模與動態(tài)試驗相結(jié)合的系統(tǒng)辨識方法具有較可靠的理論基礎(chǔ) , 經(jīng)過長期的研究和改進日趨成熟和完善。這方面的研究已經(jīng)有大量的報道 , 而且基于模態(tài)的試驗建模技術(shù)也日趨成熟。 XX 學院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 21 頁 模態(tài)分析結(jié)果： 模態(tài)分析過程： 圖 41 立柱網(wǎng)格劃分結(jié)果 XX 學院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 22 頁 圖 42 第一 階振型 圖 43 第二階振型 XX 學院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 23 頁 圖 44 第三階振型 圖 45 第四階振型 XX 學院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 24 頁 圖 46 第五階振型 圖 47 第六階振型 XX 學院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 25 頁 圖 48 第七階振型 圖 49 第八階振型 XX 學院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 26 頁 圖 410 第九階振型 圖 411 第十階振型 XX 學院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 27 頁 結(jié)論： 頻率為 時最大振幅為 ，屬第四階振型，最大振幅處在立柱中間部的筋板處。對于我們中國人來說，國際單位制應(yīng)該是大多數(shù)人的選擇。 安裝完成以后不要立即運行 ANSYS，首先運行 License Server管理器，完成 License注冊。這種分析類型可用于換熱器、振蕩器、諧振器、麥克風等部件及其它電子設(shè)備的結(jié)構(gòu)動態(tài)性能分析。還可用于螺線管 、調(diào)節(jié)器、發(fā)電機、變換器、磁體、加速器、電解槽及無損檢測裝置等的設(shè)計和分析領(lǐng)域。 結(jié)構(gòu)非線性導(dǎo)致結(jié)構(gòu)或部件的響應(yīng)隨外載荷不成比例變化。 軟件提供了 100種以上的單元類型，用來模擬工程中的各種結(jié)構(gòu)和材料。 ANSYS 軟件簡介 ANSYS軟件是融結(jié)構(gòu)、流體、電場、磁場、聲場分析于一體的大型通用有限元分析軟件。 XX 學院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 15 頁 單元節(jié)點的設(shè)置、性質(zhì)、數(shù)目等應(yīng)視問題的性質(zhì)及描述變形形態(tài)的需要和計算精度而定。一般認為，有限元法是在 20世紀50年代中期作為結(jié)構(gòu)分析的矩陣法的推廣而應(yīng)用到固體力學領(lǐng)域中的。 Pro/ENGINEER 野火版功能強大 , 可以應(yīng)用于工業(yè)設(shè)計、機械設(shè)計、功能仿真、制造和數(shù)據(jù)管理等領(lǐng)域 , 涉及從設(shè)計到生產(chǎn)的全過程。故： 2tsins 2 ???? ， （ 29) 綜上所述，傳動件 n由于本身誤差的存在而在傳動過程中產(chǎn)生的切向誤差可 表示為： ???????????????????????????? nnnnnntbEsssn,A （ 210) XX 學院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 10 頁 式中 ， ?????????????????2s i n0002s i nt a n0002s i nt a nA222nnnnnn?????， 稱為誤差轉(zhuǎn)換矩陣。各環(huán)節(jié)的角度誤差，是按照傳動比依次傳遞到工件的。 機床的工作原 理 本機床采用范成法 (展成法 )加工，即加工時，工件和刀具作無間隙插削，當?shù)毒叩凝X形為漸開線時，加工出的工件齒形也為漸開線。 PROE 與 的接口問題， 和如何將整機模型導(dǎo)入 ANSYS 軟件 [4]。 通過式 ( 15) 可求得固有頻率ω 0, 代入式 ( 14) 可求得 A。以 ANSYS 為代表 的有限元分析軟件具有以下優(yōu)點 :減少設(shè)計成本、縮短設(shè)計和分析的循環(huán)周期、增加產(chǎn)品和工程的可靠性、采用優(yōu)化設(shè)計、降低材料的消耗和成本、在產(chǎn)品制造或工程施工前預(yù)先發(fā)現(xiàn)潛在的問題、可以進行模擬實驗分析、進行機械事故分析 ,查找事故原因。 ，滿足機床各部件的潤滑要求。通過模態(tài)分析就可以判斷振型是否影響加工精度 , 根據(jù)此數(shù)據(jù)還可對機床床身相關(guān)的部件進行優(yōu)化設(shè)計 , 使它 滿足機床對加工質(zhì)量和加工精度的要求。 ，機床具有自動上停功能。 床可以配置日本三菱 (MITSUBISH)公司；德國西門子 (SIEMENS)公司；日本發(fā)那科（ FANUC）公司數(shù)控系統(tǒng)及伺服系統(tǒng)。根據(jù)數(shù)學模型求解系統(tǒng)的特征向量初特征值 (主振型和固有頻率 ) 。 振動現(xiàn)象是機床設(shè)計中所面臨的問題之一 , 它能造成加工誤差 , 影響零件的加工精度。模 態(tài) 分 析分 析 中， 主要 依 據(jù)彈 性 力學 與 有限 元 的基 本理 論 ， 用 PROE CAD模型并裝配起來，再導(dǎo)入到 的有限元模型， 用“ BLOCK LANCZOS”法 [5]提取主傳動系統(tǒng)的十階模態(tài)，得出其主振型和主振頻率 ，進行有限元特性分析 。主運動速度以刀軸每分鐘沖程數(shù)表示。由于齒形誤差、相鄰齒距誤差和螺紋半角誤差等相對很小，而且中間傳動件相對末端件 (工件 )來說，轉(zhuǎn)速高得多，所以這些因素的影響可XX 學院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 8 頁 以忽略不計，而只研究徑向跳動△ E、軸向竄動△ b和齒距累積誤差 ? t∑ 三項主要誤差。機床的各部件在制造和裝配過程中難免有誤差存在，而且當某一部件沿導(dǎo)軌運動時，會產(chǎn)生六個自由度方向的誤差。本文將 ProE 和 ANSYS 連接在一起，可以直接導(dǎo)入，而不需要轉(zhuǎn)化成 IGES 格式再導(dǎo)入的繁瑣過程。而對于大型的代數(shù)方程的求解則可由計算機去完成。對于總體剛度方程的確定有三種方法 :直接利用總體剛度系數(shù)的定義、集成法、利用節(jié)點間剛度系數(shù)直接寫出總體剛度矩陣。每一種方法各有其應(yīng)用的領(lǐng)域，而其中有限元法應(yīng)用的領(lǐng)域越來越廣，現(xiàn)已應(yīng)用于結(jié)構(gòu)力學、結(jié)構(gòu)動力學、熱力學、流體力學、電路學、電磁學等。靜力分析很適合求解慣性和阻尼對結(jié)構(gòu)的影響并不顯著的問題。當運動的積累影響起主要作用時，可使用這些功能分析復(fù)雜結(jié)構(gòu)在空間中的運動特性，并確定結(jié)構(gòu)中由此產(chǎn)生的XX 學院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 17 頁 應(yīng)力、應(yīng)變和變形。并且可以利用后處理功能產(chǎn)生壓力、流率和溫度分布的圖形顯示。 與 接口 目的：用 PRO/E進行 3D實體建模，然后用 ANSYS進行有限元分析。 最好將 PRO/E 和 ANSYS 的工作目錄設(shè)成同一個，同時將此目錄設(shè)成PRO/E 啟動目錄，并在此目錄中配置一個 ，對其中幾項做調(diào)整： 表 41 配置選項 Option Value FEM_ANSYS_annotation yes FEM_default_solver ANSYS FEM_which_ansys_solver FRONTAL FEM_ANSYS_grouping yes Pro_ANSYS_path 的安裝路徑 保存此 XX 學院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 19 頁 開始正常使用，先用 PRO/E 中建模，然后調(diào)用 ANSYS 菜單下的 ANSYS GEOM 將模型傳入到 ANSYS 中進行分析。 ANSYS 分析單位使用情況 鋼的實常數(shù)為： EX=2e11Pa PRXY= DENS=那么上面的實常數(shù)在 mm 單位制（即模型尺寸單位為 mm）下輸入到 ANSYS 時應(yīng)為 EX=2e5MPa PRXY= DENS=上面的實常數(shù)在 m 單位制（即模型尺寸單位為 m）下 輸入到 ANSYS 時應(yīng)為 EX=2e11MPa PRXY= DENS=總結(jié)：