畢業(yè)設(shè)計(論文)-基于有限元方法對c6140機(jī)床主軸的分析-資料下載頁
2025-06-26 09:53本頁面
【正文】 CAD/CAM系統(tǒng)建立在多個數(shù)據(jù)庫上。所謂單一數(shù)據(jù)庫，就是工程中的資料全部來自一個庫，使得每一個獨立用戶在為一件產(chǎn)品造型而工作，不管他是哪一個部門的。換言之，在整個設(shè)計過程的任何一處發(fā)生改動，亦可以前后反應(yīng)在整個設(shè)計過程的相關(guān)環(huán)節(jié)上。例如，一旦工程詳圖有改變，NC（數(shù)控）工具路徑也會自動更新；組裝工程圖如有任何變動，也完全同樣反應(yīng)在整個三維模型上。這種獨特的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與工程設(shè)計的完整的結(jié)合，使得一件產(chǎn)品的設(shè)計結(jié)合起來。這一優(yōu)點，使得設(shè)計更優(yōu)化，成品質(zhì)量更高，產(chǎn)品能更好地推向市場，價格也更便宜。：Pro/ENGINEER的所有模塊都是全相關(guān)的。這就意味著在產(chǎn)品開發(fā)過程中某一處進(jìn)行的修改，能夠擴(kuò)展到整個設(shè)計中，同時自動更新所有的工程文檔，包括裝配體、設(shè)計圖紙，以及制造數(shù)據(jù)。全相關(guān)性鼓勵在開發(fā)周期的任一點進(jìn)行修改，卻沒有任何損失，并使并行工程成為可能，所以能夠使開發(fā)后期的一些功能提前發(fā)揮其作用。：Pro/ENGINEER使用用戶熟悉的特征作為產(chǎn)品幾何模型的構(gòu)造要素。這些特征是一些普通的機(jī)械對象，并且可以按預(yù)先設(shè)置很容易的進(jìn)行修改。例如：設(shè)計特征有弧、圓角、倒角等等，它們對工程人員來說是很熟悉的，因而易于使用。裝配、加工、制造以及其它學(xué)科都使用這些領(lǐng)域獨特的特征。通過給這些特征設(shè)置參數(shù)（不但包括幾何尺寸，還包括非幾何屬性），然后修改參數(shù)很容易的進(jìn)行多次設(shè)計疊代，實現(xiàn)產(chǎn)品開發(fā)。：加速投放市場，需要在較短的時間內(nèi)開發(fā)更多的產(chǎn)品。為了實現(xiàn)這種效率，必須允許多個學(xué)科的工程師同時對同一產(chǎn)品進(jìn)行開發(fā)。數(shù)據(jù)管理模塊的開發(fā)研制，正是專門用于管理并行工程中同時進(jìn)行的各項工作，由于使用了Pro/ENGINEER獨特的全相關(guān)性功能，因而使之成為可能。：Pro/ENGINEER的基本結(jié)構(gòu)能夠使您利用一些直觀的命令，例如“嚙合”、“插入”、“對齊”等很容易的把零件裝配起來，同時保持設(shè)計意圖。高級的功能支持大型復(fù)雜裝配體的構(gòu)造和管理，這些裝配體中零件的數(shù)量不受限制。：菜單以直觀的方式聯(lián)級出現(xiàn)，提供了邏輯選項和預(yù)先選取的最普通選項，同時還提供了簡短的菜單描述和完整的在線幫助，這種形式使得容易學(xué)習(xí)和使用。 PROE建立主軸模型方法使用PROE軟件建立C6140車床主軸的三維模型，可以通過PROE強(qiáng)大的交互式繪圖來完成。這樣只要參考二維圖紙里的基本尺寸，建立各個特征，最終建立三維模型。但是這樣步驟比較繁瑣，花費(fèi)時間較多。如何通過AutoCAD軟件已經(jīng)畫好了C6140車床主軸圖紙，在PROE軟件中轉(zhuǎn)化為三維模型，就能節(jié)省大量的人力和物力。具體的流程圖如下所示：圖22 三維建模流程通過CAD軟件間的通用數(shù)據(jù)傳輸，我們把AutoCAD中的二維圖紙，經(jīng)過修改最后導(dǎo)入到了PROE軟件當(dāng)中。并建立起了C6140車床主軸的三維模型。第一步：編輯CAD中的主軸端面；第二步：打開PROE建立草繪，通過文件數(shù)據(jù)傳輸，把已經(jīng)建好的CAD二維視圖調(diào)入PROE草繪當(dāng)中，如圖23：圖23 草繪第三步：對截面經(jīng)行旋轉(zhuǎn)特征操作，再增加鍵槽、螺紋等細(xì)節(jié)特征，最終的刀主軸的三維視圖如下。a視圖b視圖圖24 C6140車床主軸的三維模型圖25主軸渲染 保存PROE中的三維模型，并且另存一份IGES格式的文件。再之后對車床主軸的有限元分析中要使用到這種格式，具體在下面的章節(jié)提到。第三章 C6140機(jī)床主軸的受力特點 主軸組件的布局機(jī)床主軸有前、后兩個支承和前、中、后三個支撐兩種，以前這較常見。兩支承主軸軸承的配置形式，包括主軸軸承的選型、組合以及布置，主要的根據(jù)對所設(shè)計主軸組件在轉(zhuǎn)速、承載能力、剛度以及精度等方面的要求，并考慮軸承的供應(yīng)、經(jīng)濟(jì)性等具體情況，加以確定。C6140機(jī)床的組件布局采用了前、中、后三個支撐，如下圖31所示。其中包括前后兩個角接觸軸承和中間的兩個止推軸承。圖31 主軸組件布局簡圖圖32 主軸組件布局 主軸組件的受力主軸懸伸量指的是主軸前支撐反力的作用點到主軸前端受力作用點之間的距離，如圖33所示，它對主軸組件剛度的影響較大。因此機(jī)床的主軸分析過程中，重點對其經(jīng)行分析，確定主軸的剛度。剛度指的是形變，也就是作為機(jī)床基礎(chǔ)的床身、運(yùn)動部件的主軸要有很好的剛度，形變盡量小，才能保證加工精度。假如主軸剛性差，容易變形，同心度就不能保證，加工出來的工件就是廢品。圖33 主軸剛度剛度又可以分為靜載荷和動剛度，靜載荷下抵抗變形的能力稱為靜剛度。動載荷下抵抗變形的能力稱為動剛度，即引起單位振幅所需的動態(tài)力。如果干擾力變化很慢（即干擾力的頻率遠(yuǎn)小于結(jié)構(gòu)的固有頻率），動剛度與靜剛度基本相同。干擾力變化極快（即干擾力的頻率遠(yuǎn)大于結(jié)構(gòu)的固有頻率時），結(jié)構(gòu)變形比較小，即動剛度比較大。當(dāng)干擾力的頻率與結(jié)構(gòu)的固有頻率相近時,有共振現(xiàn)象,此時動剛度最小，即最易變形，其動變形可達(dá)靜載變形的幾倍乃至十幾倍。由于結(jié)構(gòu)及工作需要將該軸定為齒輪軸,因此其材料須與齒輪材料相同,均為合金鋼,熱處理為調(diào)制處理, 材料一般使用45號鋼。所以,有該軸的最小軸徑為: 構(gòu)件變形常影響構(gòu)件的工作，例如齒輪軸的過度變形會影響齒輪嚙合狀況，機(jī)床變形過大會降低加工精度等。影響剛度的因素是材料的彈性模量和結(jié)構(gòu)形式，改變結(jié)構(gòu)形式對剛度有顯著影響。剛度計算是振動理論和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性分析的基礎(chǔ)。在質(zhì)量不變的情況下，剛度大則固有頻率高。靜不定結(jié)構(gòu)的應(yīng)力分布與各部分的剛度比例有關(guān)。在斷裂力學(xué)分析中，含裂紋構(gòu)件的應(yīng)力強(qiáng)度因子可根據(jù)柔度求得
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