【正文】 顯薄弱環(huán)節(jié)。 立柱結(jié)構(gòu)優(yōu)化方案一在本優(yōu)化方案下，在立柱底座垂直邊角出加了一邊兩條共四條斜筋板（見圖61），并將改進后的立柱結(jié)構(gòu)導(dǎo)入ANSYS軟件進行模態(tài)分析，計算磨床立柱各階振型頻率如表61。 表61 磨床立柱改進型1各階振型頻率振型階數(shù)1 2345振型頻率（Hz）最大變形（mm）圖61 磨床立柱改進型1有限元模型表62 磨床立柱改進型1各階振型頻率與原結(jié)構(gòu)振型頻率的比較振型階數(shù)1 2345原有結(jié)構(gòu)振型頻率（Hz）改進型1振型頻率（Hz）通過比較磨床立柱改進型1有限元模型各階振型頻率與原設(shè)計結(jié)構(gòu)振型頻率可以看出，改進型1由于在立柱底座兩邊加了4個斜筋板，各階振型均有所提高，影響立柱動態(tài)特性的主要因素是立柱的第一、第二階固有頻率，其中尤其以第一階固有頻率的影響最為明顯，而在本優(yōu)化方案中，一階振型頻率比原設(shè)計結(jié)構(gòu)一階振型頻率提高了約8Hz，表明本優(yōu)化方案效果明顯，有效地提高了一階固有頻率使其更加遠離能引起立柱共振的驅(qū)動電機頻率。本優(yōu)化方案立柱結(jié)構(gòu)模態(tài)分析結(jié)果如圖66665和66所示。圖 62 磨床立柱改進型1一階振型圖 63 磨床立柱改進型1二階振型圖 64 磨床立柱改進型1三階振型圖 65 磨床立柱改進型1四階振型圖 66 磨床立柱改進型1五階振型 立柱結(jié)構(gòu)優(yōu)化方案二在本方案中，對立柱中筋板的厚度和寬度均有所加大，其中筋板厚度加厚8mm，筋板寬度加厚20mm（如圖67）。在PRO/E中修改原模型，優(yōu)化完畢后導(dǎo)入ANSYS軟件進行模態(tài)分析，分析計算后，在通用后處理器中觀察各階振型頻率的變化，本優(yōu)化方案立柱振型頻率結(jié)果如表63所示。表63 磨床立柱改進型2各階振型頻率表振型階數(shù)1 2345振型頻率（Hz）最大變形（mm）本優(yōu)化方案立柱結(jié)構(gòu)模態(tài)分析結(jié)果如圖666611和612所示。圖67 磨床立柱改進型2有限元模型圖 68 磨床立柱改進型2一階振型圖69 磨床立柱改進型2二階振型圖610 磨床立柱改進型2三階振型圖611 磨床立柱改進型2四階振型圖 612 磨床立柱改進型2五階振型磨床立柱改進型2各階振型頻率與原結(jié)構(gòu)振型頻率的比較表振型階數(shù)1 2345原有結(jié)構(gòu)振型頻率（Hz）改進型2振型頻率（Hz）從磨床立柱結(jié)構(gòu)改進型2各階振型頻率與原結(jié)構(gòu)各階振型頻率的比較表中可以看出，除了一階振型無明顯變化外，2到5階振型均有所提高，在改進方案二下第二到五階固有振型頻率均有所提高，但立柱一階固有振型頻率有微小降低，一階振型最大位移變形量也有所降低，%，%,固有頻率降低幅度小于最大位移變形量降低幅度，所以該方案亦可行。 本章小節(jié)本章通過分析兩種不同優(yōu)化方案，分別比較了兩種優(yōu)化方案下各階振型頻率的變化，改進型1通過在磨床立柱底座兩邊各加兩個斜筋板，筋板厚度100mm，經(jīng)導(dǎo)入ANSYS軟件分析，結(jié)果顯示各階振型頻率均有所提高。改進型2通過將立柱中的筋板加厚8mm，加寬20mm，經(jīng)導(dǎo)入ANSYS軟件分析，結(jié)果顯示除了1階振型無明顯變化外，2到5階振型均有所提高，通過比較兩個方案的模態(tài)分析結(jié)果，方案一效果明顯，且實際應(yīng)用簡單，方案二通過加寬加厚筋板，雖然結(jié)果表明方案可行，不過沒有方案一實際應(yīng)用簡單。第七章 結(jié)論與展望 結(jié)論 本課題利用ANSYS有限元分析軟件建立了M7475B立軸圓臺平面磨床立柱的有限元模型，并對立柱結(jié)構(gòu)進行了靜剛度分析和動力學(xué)模態(tài)分析，特別依據(jù)模態(tài)分析的結(jié)果，對磨床立柱結(jié)構(gòu)進行了簡單的優(yōu)化。綜合以上分析結(jié)果，得出如下結(jié)論：1. 磨床立柱結(jié)構(gòu)在靜載下的變形量都比較小, ，且立柱結(jié)構(gòu)在受載情況下平均應(yīng)力不高，應(yīng)力集中現(xiàn)象不明顯，原立柱設(shè)計結(jié)構(gòu)滿足靜剛度要求；2. 在立柱結(jié)構(gòu)靜剛度分析中，本課題考慮了磨頭加工時離工作臺距離最大時的極限情況，因為在此種情況下，載荷對磨床立柱的影響最大；3. 立柱結(jié)構(gòu)模態(tài)分析結(jié)果表明，原立柱結(jié)構(gòu)一階固有振型頻率較高，高于磨床驅(qū)動電機所引起的激振力的頻率；4. 在立柱結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計中，本課題簡單地研究了兩種改進方案對立柱各階固有振型頻率的影響，在改進方案一下立柱各階固有振型頻率有明顯提高，而最大位移變形量變化不大；在改進方案二下二到五階固有振型頻率均有所提高，但立柱一階固有振型頻率有微小降低，一階振型最大變形量也有所降低，%，%,固有頻率降低幅度小于最大位移變形量降低幅度，所以該方案亦可行。 論文不足之處由于時間和作者水平等的限制，本課題的研究空間還有待擴展：1. 本課題只對磨床立柱進行了研究，對于磨床床身以及整機的有限元分析還有待研究。2. 由于作者水平有限，在對磨床立柱結(jié)構(gòu)建立有限元模型以及進行受力分析時進行了近似處理。 展望1. 固有頻率的減小比例小于變形的減小比例,說明改進結(jié)構(gòu)是可行的,此結(jié)論可以推廣到類似的機械結(jié)構(gòu)中。2. 采用體單元對結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化設(shè)計,迭代過程中模型容易出現(xiàn)不能劃分網(wǎng)格的問題,可以嘗試使用殼單元模擬筋板等薄壁結(jié)構(gòu),進行優(yōu)化分析,避免此類問題的出現(xiàn)。參考文獻[1]．倪曉宇等．機床床身結(jié)構(gòu)的有限元分析與優(yōu)化[J] ．制造技術(shù)與機床．2005(2)：4750．[2]．楊明亞等．機床立柱動態(tài)特性的分析[J]．機械制造與研究．2007 (1)：2931．[3]． 楊曉京等．基于ANSYS的XK640數(shù)控銑床立柱優(yōu)化設(shè)[J]．機械設(shè)與制造．2006(11)：7374．[4]． 伍建國等．內(nèi)圓磨床床身結(jié)構(gòu)的動態(tài)分析與優(yōu)化設(shè)計[J]．精密制造與自動化．2002(2)：2526．[5]． 張耀滿等．高速機床有限元分析及其動態(tài)性能試驗[J]．組合機床與自動化加工技術(shù)．2004(12) ：1517．[6]． 朱育權(quán)等．1CL50型機床立柱振動模態(tài)分析[J]．西安工業(yè)大學(xué)報．2007(3) ：215218．[7]. Mohammed Alfares,Abdallah of grinding forces on the vitration of grinding machine spindle Journal of Machine Toolsamp。Manufacture,2005,40(2000):20032030.[8]. ,Dynamic model of the grinding process,Journal of Sound and Vibration,280(2005):425432.[9]. 孫恭壽,:機械工業(yè)出版社．1986.[10].[J].制造技術(shù)與機床．1992(01):2526.[11]．邱言龍．：機械工業(yè)出版社．2002：201203．[12]．趙汝嘉．機械結(jié)構(gòu)有限元分析．西安：西安交通大學(xué)出版社．1990．[13]．王偉偉，翁澤宇，巫少龍．．2005(6)：21．[14]．胡如夫．高精度內(nèi)圓磨床結(jié)構(gòu)動態(tài)優(yōu)化設(shè)計研究．中國機械工程．2002,13(18) ：1542．[15]．鄭偉中．機床的振動及其防治．北京：科學(xué)出版社．1981．[16]．王月飛．機床的動態(tài)特性分析．河北工業(yè)科技．2001,18(4) ：11．[17]．《金屬切削機床設(shè)計》編寫組．金屬切削機床．上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社．1985．[18]．葉瑞漢．機床大件焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計．北京機械工業(yè)出版社．1986．致謝