大型龍門(mén)機(jī)床滑枕的三維結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及有限元分析-資料下載頁(yè)
2025-06-26 18:25本頁(yè)面
【正文】 ANSYS 有限元分析的前處理過(guò)程中，必須對(duì)模型單元屬性進(jìn)行設(shè)置，以便計(jì)算機(jī)直接計(jì)算，包括單元類(lèi)型、實(shí)常數(shù)以及材料屬性等方面。ANSYS 單元庫(kù)中提供了超過(guò) 180 種不同的單元類(lèi)型，每種單元都有不同的標(biāo)識(shí)單元類(lèi)型的前綴，用戶可以根據(jù)自己模型的情況選擇適合的單元類(lèi)型。單元類(lèi)型根據(jù)單元的節(jié)點(diǎn)數(shù)和自由度的不同分為二維單元以及三維單元。ANSYS 單元有線、面、實(shí)體或二維、三維單元之分，有時(shí)在保證自由度兼容的前提下，也可以混合使用不同類(lèi)型的單元。在確定采用線、面或?qū)嶓w單元后，還需進(jìn)一步?jīng)Q定采用線性、四邊形或 P 單元。線性單元不同于高階單元的是其只存在“角節(jié)點(diǎn)”，而高階單元除了存在“角節(jié)點(diǎn)”還存在“中間節(jié)點(diǎn)”。線性單元內(nèi)的位移是按線性變化的。P 單元內(nèi)的位移二階與八階之間變化的，而且求解具有收斂自動(dòng)控制功能，能夠自動(dòng)確定各點(diǎn)分析時(shí)應(yīng)選用的階數(shù)。圖31SOLID45 單元本文機(jī)床主軸滑枕部件采用 SOLID45 單元，此單元為 3D 固體結(jié)構(gòu)單元，單元有 8 個(gè)節(jié)點(diǎn)，在每個(gè)單元節(jié)點(diǎn)上均有 3 個(gè)自由度，如圖 31 所示。采用此單元類(lèi)型，可以進(jìn)行塑性應(yīng)力強(qiáng)化、大變形以及大應(yīng)變等方面的分析。 ansys有限元分析 本文將某型龍門(mén)機(jī)床滑枕主軸滑枕的三維模型導(dǎo)入 ANSYS 中，考慮其實(shí)際工作過(guò)程中的約束情況，施加邊界條件，然后對(duì)其進(jìn)行有限元網(wǎng)格自由劃分，如圖 33 所示。圖33主軸滑枕有限元網(wǎng)格劃分 在以上 ANSYS 分析的準(zhǔn)備工作完成的基礎(chǔ)上，對(duì)主軸滑枕在自重以及工作時(shí)切削力的作用下，進(jìn)行變形分析，分析結(jié)果如圖34，圖35，圖36，圖37，圖38，圖39，圖310，圖311所示。圖34滑枕總變形分布云圖圖35滑枕x向變形分布云圖圖36滑枕y向變形分布云圖圖37滑枕z向變形分布云圖圖38滑枕平均應(yīng)力分布云圖圖39滑枕x向應(yīng)力分布云圖圖310滑枕y向應(yīng)力分布云圖圖310滑枕z向應(yīng)力分布云圖 ansys有限元結(jié)果分析 從圖38可以看出滑枕的應(yīng)力分布不均勻， MP a，且在滑枕下部軸套處應(yīng)力集中出現(xiàn)，這是因?yàn)榛碇鬏S在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中收到了切削力的作用。在圓臺(tái)邊緣出現(xiàn)應(yīng)力集中所以此處應(yīng)適當(dāng)加厚一個(gè)圓的厚度。由圖 34可以看出，滑枕總變形在0 。最大變形出現(xiàn)在滑枕下部，是因?yàn)榇颂庍B接銑頭等刀具，滑枕在此處受很大的切削力，以z方向的徑向力為最大，從分析看出滑枕整體的靜剛度很好，最大應(yīng)力遠(yuǎn)小于材料的許用應(yīng)力250MPa，說(shuō)明滑枕還有很大的優(yōu)化空間，可以適當(dāng)?shù)臏p小壁厚以節(jié)省用料，降低成本。 結(jié)論1 用solidwork對(duì)滑枕進(jìn)行建模，再導(dǎo)入ansys系統(tǒng)分析計(jì)算，并對(duì)網(wǎng)格局部修正，提高 了計(jì)算精度 ．2 通過(guò)對(duì)滑枕的靜力學(xué)分析，得出滑枕最大應(yīng)力為 MP a，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于灰鑄鐵的強(qiáng)度極 限，其靜態(tài)安全系數(shù)高，這表明滑枕結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)趨于保守。3 參 考 文 獻(xiàn) [1] 程渤，[J ].組合機(jī)床與自動(dòng)化加工技術(shù)，2011，6 ( 6 ):1213.[2] 向家偉,王榮，[ J ].制造技術(shù)與機(jī)床,2009(9 ):4750.[3] 劉習(xí)軍,[ M].:高等教育出版,2004:96102.[4] [ J ].沈陽(yáng)建筑大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版, 2008,2 4 ( 3 ):490493[5] 張瑞萍,宋強(qiáng),秦長(zhǎng)海, NX :清華大學(xué)出版社,2007.[6] :電子工業(yè)出版社,2007.[7] 機(jī)床產(chǎn)品樣本 :上海市機(jī)床制造公司,1977.[8](西德)威克(Weck,M.)著 第二冊(cè)::機(jī)械工業(yè)出版社,1987.[9](西德)格羅斯(Gross,H.)編 :機(jī)械工業(yè)出版社,1987.[10] [J].機(jī)床,1991,11:1820.[11] “占星”數(shù)控機(jī)床的發(fā)展[J],制造技術(shù)與材料MTM,2010, 1:4647.[12] [J].: 2006,2:3035.[13] 吳祖育,[M].上海,上?？茖W(xué)技術(shù)出版社,2008.[14] 楊凱,機(jī)械工業(yè)出版社,2007,1:1720.[15] ［J］,昆明理工大學(xué)報(bào),2007,32:1012.[16]Gong Yishan, Qian Na. The Synchronous Drive System in GantryMoving Milling Machine Based on Dynamic Compensation and Fuzzy Control[J]. Shenyang University of Technology. 2008: 4548.[17] Kucheryavyi, range of movingportal planomilling and boring machines[J]. Soviet engineering research,1989,9(12): 98101.[18]Izrailevich,.,Pochtar, units for NC planomilling machines[J]. Soviet engineering research ,1989,9(3): 138139.[19] Jonathan Introduction to Mechanical Engineering[M].Xi’an:XI’AN JIAOTONG UNIVERSITY PRESS,2003.[20] Fumihiko Kimura. Prototyping of Autonomous CNC Machine Tool Based on Digital Copy MFumihiko Kimurailling Concept[J], Manufacturing Systems and Technologies for the New Frontier, 391394. 27
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