【正文】 時(shí)通常取前 1～ 10 階。 圖 417 五階振型 第五階振型中，振動(dòng)依舊主要集中在床身底部固定板部分，當(dāng)頻率較低時(shí)，工作臺(tái)最大的振幅達(dá)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(jī)的容易振動(dòng)部分主要集中在床身、立柱和刀頭部分 ，所以在機(jī)床設(shè)計(jì)中要充分考慮以上部位的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和剛度。而機(jī)床的振動(dòng)按其產(chǎn)生的原 因可以分為自由振動(dòng)、受迫振動(dòng)和自激振動(dòng) ,自由振動(dòng)的頻率是系統(tǒng)的固有頻率 ,受迫振動(dòng)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(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)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(jì)算時(shí)結(jié)構(gòu)被簡(jiǎn)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(dòng)由隔振裝置大部分吸收，減少振源對(duì)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(duì)機(jī)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(duì)相對(duì)薄弱部件立柱和床身的結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn) ,改善它們的結(jié)構(gòu)剛度 ,提高其固有頻率。另外 , 對(duì)模型的簡(jiǎn)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(duì)于立柱等彎曲明顯的部位可以考慮通過加上加強(qiáng)筋來減少這種振動(dòng)。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(jìn)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(jī)床床身結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中 , 在滿足強(qiáng)度和剛度的條件下應(yīng)盡可能地減輕重量 , 進(jìn)行必要的優(yōu)化 , 而 ANSYS 分析軟件可以幫助設(shè)計(jì)人員有效解決設(shè)計(jì)問題 , 并可以進(jìn)行多種設(shè)計(jì)方案比較 ,最終得出優(yōu)化設(shè)計(jì)方案。解決方案為：增加床身內(nèi)部筋板強(qiáng)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(shí)時(shí)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(duì)單元進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)，所有單元均滿足畸變要求。在生成零件三維模型節(jié)點(diǎn)和單元網(wǎng)格之前 ,必須先定義合適的單元屬性。 XX 學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 29 頁 插齒機(jī)整機(jī)有限元 分析 在建立有限元模型前 ,用 Pro /E 首先建立機(jī)床框架的實(shí)體模型 ,并按下列原則進(jìn)行模型簡(jiǎn)化。試驗(yàn)識(shí)別法是通過動(dòng)態(tài)試驗(yàn)局部或整體識(shí)別結(jié)合部等效動(dòng)力學(xué)參數(shù)的方法 ,可以采用頻域或 時(shí)域方法估計(jì)結(jié)合部的等效動(dòng)力學(xué)參數(shù)理論建XX 學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 28 頁 模與動(dòng)態(tài)試驗(yàn)相結(jié)合的系統(tǒng)辨識(shí)方法具有較可靠的理論基礎(chǔ) , 經(jīng)過長(zhǎng)期的研究和改進(jìn)日趨成熟和完善。這方面的研究已經(jīng)有大量的報(bào)道 , 而且基于模態(tài)的試驗(yàn)建模技術(shù)也日趨成熟。 XX 學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)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(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 22 頁 圖 42 第一 階振型 圖 43 第二階振型 XX 學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 23 頁 圖 44 第三階振型 圖 45 第四階振型 XX 學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 24 頁 圖 46 第五階振型 圖 47 第六階振型 XX 學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 25 頁 圖 48 第七階振型 圖 49 第八階振型 XX 學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 26 頁 圖 410 第九階振型 圖 411 第十階振型 XX 學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 27 頁 結(jié)論： 頻率為 時(shí)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(duì)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(yùn)行 ANSYS，首先運(yùn)行 License Server管理器，完成 License注冊(cè)。這種分析類型可用于換熱器、振蕩器、諧振器、麥克風(fēng)等部件及其它電子設(shè)備的結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)性能分析。還可用于螺線管 、調(diào)節(jié)器、發(fā)電機(jī)、變換器、磁體、加速器、電解槽及無損檢測(cè)裝置等的設(shè)計(jì)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(jiǎn)介 ANSYS軟件是融結(jié)構(gòu)、流體、電場(chǎng)、磁場(chǎng)、聲場(chǎng)分析于一體的大型通用有限元分析軟件。 XX 學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 15 頁 單元節(jié)點(diǎn)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(jì)算精度而定。一般認(rèn)為，有限元法是在 20世紀(jì)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(xué)領(lǐng)域中的。 Pro/ENGINEER 野火版功能強(qiáng)大 , 可以應(yīng)用于工業(yè)設(shè)計(jì)、機(jī)械設(shè)計(jì)、功能仿真、制造和數(shù)據(jù)管理等領(lǐng)域 , 涉及從設(shè)計(jì)到生產(chǎn)的全過程。故： 2tsins 2 ???? ， （ 29) 綜上所述，傳動(dòng)件 n由于本身誤差的存在而在傳動(dòng)過程中產(chǎn)生的切向誤差可 表示為： ???????????????????????????? nnnnnntbEsssn,A （ 210) XX 學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)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(dòng)比依次傳遞到工件的。 機(jī)床的工作原 理 本機(jī)床采用范成法 (展成法 )加工，即加工時(shí)，工件和刀具作無間隙插削，當(dāng)?shù)毒叩凝X形為漸開線時(shí)，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(jī)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(diǎn) :減少設(shè)計(jì)成本、縮短設(shè)計(jì)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(jì)、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(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)分析、進(jìn)行機(jī)械事故分析 ,查找事故原因。 ，滿足機(jī)床各部件的潤(rùn)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(duì)機(jī)床床身相關(guān)的部件進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì) , 使它 滿足機(jī)床對(duì)加工質(zhì)量和加工精度的要求。 ，機(jī)床具有自動(dòng)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(xué)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(dòng)現(xiàn)象是機(jī)床設(shè)計(jì)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(xué) 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(dòng)系統(tǒng)的十階模態(tài)，得出其主振型和主振頻率 ，進(jìn)行有限元特性分析 。主運(yùn)動(dòng)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(duì)很小，而且中間傳動(dòng)件相對(duì)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(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 8 頁 以忽略不計(jì)，而只研究徑向跳動(dòng)△ E、軸向竄動(dòng)△ b和齒距累積誤差 ? t∑ 三項(xiàng)主要誤差。機(jī)床的各部件在制造和裝配過程中難免有誤差存在，而且當(dāng)某一部件沿導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生六個(gè)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(duì)于大型的代數(shù)方程的求解則可由計(jì)算機(jī)去完成。對(duì)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(diǎn)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(xué)、結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)、熱力學(xué)、流體力學(xué)、電路學(xué)、電磁學(xué)等。靜力分析很適合求解慣性和阻尼對(duì)結(jié)構(gòu)的影響并不顯著的問題。當(dāng)運(yùn)動(dòng)的積累影響起主要作用時(shí)，可使用這些功能分析復(fù)雜結(jié)構(gòu)在空間中的運(yùn)動(dòng)特性，并確定結(jié)構(gòu)中由此產(chǎn)生的XX 學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)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(jìn)行 3D實(shí)體建模，然后用 ANSYS進(jìn)行有限元分析。 最好將 PRO/E 和 ANSYS 的工作目錄設(shè)成同一個(gè)，同時(shí)將此目錄設(shè)成PRO/E 啟動(dòng)目錄，并在此目錄中配置一個(gè) ，對(duì)其中幾項(xiàng)做調(diào)整： 表 41 配置選項(xiàng) 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(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)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(jìn)行分析。 ANSYS 分析單位使用情況 鋼的實(shí)常數(shù)為： EX=2e11Pa PRXY= DENS=那么上面的實(shí)常數(shù)在 mm 單位制（即模型尺寸單位為 mm）下輸入到 ANSYS 時(shí)應(yīng)為 EX=2e5MPa PRXY= DENS=上面的實(shí)常數(shù)在 m 單位制（即模型尺寸單位為 m）下 輸入到 ANSYS 時(shí)應(yīng)為 EX=2e11MPa PRXY= DENS=總結(jié)：