減振刀具系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)動(dòng)力學(xué)分析說(shuō)明書(shū)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文(參考版)
2025-06-30 17:24本頁(yè)面
【正文】 第 55 頁(yè) 共 55 頁(yè)。再次，要感謝在大學(xué)期間所有傳授我知識(shí)的老師，是你們的悉心教導(dǎo)使我有了良好的專(zhuān)業(yè)課知識(shí)，這也是論文得以完成的基礎(chǔ)。其次，畢業(yè)設(shè)計(jì)的順利完成，也離不開(kāi)其它各位老師、同學(xué)和朋友的關(guān)心和幫助。張老師淵博的專(zhuān)業(yè)知識(shí)，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，精益求精的工作作風(fēng)，嚴(yán)以律己、寬以待人的崇高風(fēng)范，樸實(shí)無(wú)華、平易近人的人格魅力對(duì)我影響深遠(yuǎn)。作為一個(gè)本科生的畢業(yè)設(shè)計(jì)，由于經(jīng)驗(yàn)的匱乏，難免有許多考慮不周全的地方，如果沒(méi)有導(dǎo)師的督促指導(dǎo)，以及一起工作的同學(xué)們的支持，想要完成這個(gè)設(shè)計(jì)是難以想象的。聞邦椿,劉樹(shù)英,張純宇. , [2] ，[3] ，1999[3] ：機(jī)械工業(yè)出版社，[4] 趙經(jīng)文，〔M〕.:科學(xué)出版社，2001:1[5] 焦洪宇， [6] 張紅松，胡人喜，：機(jī)械工業(yè)出版社，2010：[7] ANSYS單元類(lèi)型與網(wǎng)格劃分. [8] ：機(jī)械工業(yè)出版社，[9] 劉相新 孟憲頤. ANSYS基礎(chǔ)與應(yīng)用教程[M]. 北京：科學(xué)出版社， 2006.[10]Christoffel K，Tools for high—speed machining，Werkstatt und Betrieb,1996：33—36．[11] Ashley S．，High speed machining goes mainstream，MechanicalEngineering，1995(5)：56—61[12]. 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[28] 「M].北京:清華大學(xué)出版社，2005:1~ 2。然而，由于時(shí)間和條件所限，本文的工作尚有許多不足，例如在建立有限元模型時(shí)進(jìn)行了一些簡(jiǎn)化，與實(shí)際結(jié)構(gòu)的分析必然存在一定的誤差。5．在實(shí)際應(yīng)用中，如果條件允許，可以提高工作頻率，那么為防止共振現(xiàn)象發(fā)生，所選頻率應(yīng)遠(yuǎn)離共振區(qū)。如果外來(lái)激勵(lì)在這兩個(gè)頻率點(diǎn)上，鏜刀桿會(huì)產(chǎn)生較大的共振現(xiàn)象。2．隨著進(jìn)給量的增加位移變形量和應(yīng)力都增大。建立減振鏜刀桿系統(tǒng)的有限元模型，對(duì)其進(jìn)行靜力分析和振動(dòng)模態(tài)分析，用于確定減振鏜刀桿的位移變形、應(yīng)力在不同進(jìn)給量下的變化和鏜刀桿的固有頻率、振動(dòng)情況，總結(jié)可得以下結(jié)論:1．減振鏜刀桿的位移變形量主要發(fā)生在尖部位附近，對(duì)鏜削精度會(huì)產(chǎn)生一定的影響。5．總結(jié)本文運(yùn)用有限元分析方法對(duì)減振鏜刀桿系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析。第七、八、九、階振型相對(duì)變形值都比較大，且振動(dòng)頻率都在10000Hz以上，且整個(gè)部件形狀扭曲很明顯，變形部位刀桿的前半部分已近比較明顯。第三、四階的振動(dòng)頻率相差不大，但與一、二階比有很大提高，振動(dòng)也相對(duì)明顯。 變形最大的部位是刀頭部位，位移變形量不大。然后再重復(fù)前述一階振型顯示步驟。l 如果想停止動(dòng)畫(huà)，單擊Utility Menu 右上角的小按鈕，圖、彈出Animation Co...工具條，如圖 所示，單擊Stop按鈕或Close按鈕。二到十階的振型圖和位移圖如圖49至426所示。然后再重復(fù)前述一階振型顯示步驟。單擊菜單Ma in Menu/General PostProc/Plot Results/ContourPlot/Nodal Solu命令出現(xiàn)Contour Nodal Solution Data對(duì)話(huà)框，在Item to be contoured列表框中選擇Nodal Solution/DOF solution/displacement vector sum，單擊OK按鈕，即可顯示相對(duì)位移等值線(xiàn)，如圖48所示。 圖46 10階模態(tài)顯示l 查看特征振型:單擊菜單Main Menu/General PostProc/Read Results/First Set，讀入第一階振型的數(shù)據(jù)。 2. 后處理l 列出固有頻率:Main Menu General Postproc Results Summary，將列出減振鏜刀桿的所有求解的固有頻率，在文本框里列出了輪盤(pán)的前10階固有頻率。單擊ok按鈕，完成對(duì)分析選項(xiàng)的設(shè)置。這樣ANSYS程序在進(jìn)行模態(tài)求解的同時(shí)將完成模態(tài)的擴(kuò)展，不需要再單獨(dú)進(jìn)行模態(tài)擴(kuò)展。l 指定分析類(lèi)型 ：Main Menu /Solution /Analysis Type /New Analysis,彈出43所示的New Analysis對(duì)話(huà)框，選中Modal(模態(tài)分析)，單擊OK按鈕。在Material Models Available一欄中依次單擊Structural、Linear、 Density選項(xiàng)，如圖41所示，出現(xiàn)Density For Material Number1對(duì)話(huà)框，如圖42所示，單擊OK按鈕關(guān)閉該對(duì)話(huà)框。其中載荷在模態(tài)分析中不起作用。l 評(píng)價(jià)分析結(jié)果。l 擴(kuò)展模態(tài):分析模型特征向量，計(jì)算應(yīng)力。l 施加載荷。4．5 模態(tài)分析的基本步驟l 建立模型:只有線(xiàn)性效應(yīng)。 外部載荷 因?yàn)檎駝?dòng)被假定為自由振動(dòng)，所以忽略外部載荷。因?yàn)闇p振鏜刀桿是被夾具夾持，所以減振鏜刀桿模態(tài)分析的位移約束就是在減振鏜刀桿上施加有效載荷：零位移約束，即減振鏜刀桿的約束條件為全約束(沿某一軸向方向長(zhǎng)度)：ALL DOF。頻率范圍缺省為全部，但可以限定于某個(gè)范圍內(nèi)，這里指定的值為：Start Freq (開(kāi)始頻率)是0，End Frequency (結(jié)束頻率)是99999999。因此我們選擇Block Lanczos法作為減振鏜刀桿模態(tài)分析的提取方法。他的特點(diǎn)有：當(dāng)提取中型到大型模型（ ~ 個(gè)自由度）的大量振型時(shí)（40+），這種方法很有效；經(jīng)常應(yīng)用在具有實(shí)體單元或殼單元的模型中；在有或沒(méi)有初始截?cái)帱c(diǎn)時(shí)同樣有效。 減振鏜刀桿模態(tài)分析的提取方法 在ANSYS中有以下幾種提取模態(tài)的方法：l Block Lanczos法l 子空間法l PowerDynamics法l 縮減法l 不對(duì)稱(chēng)法l 阻尼法使用何種模態(tài)提取方法主要取決于模型大?。ㄏ鄬?duì)于計(jì)算機(jī)的計(jì)算能力而言）和具體的應(yīng)用場(chǎng)合。在求齒輪自由振動(dòng)的頻率和振型即求齒輪的固有頻率和固有振型時(shí)，阻尼對(duì)它們影響不大，因此，可以作為無(wú)阻尼自由振動(dòng)問(wèn)題來(lái)處理[2]。4．2 模態(tài)分析的理論知識(shí)由彈性力學(xué)有限元法，可得減振鏜刀桿系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)微分方程為： （41）式中，分別為齒輪質(zhì)量矩陣、阻尼矩陣和剛度矩陣；、分別為齒輪振動(dòng)加速度向量、速度向量和位移向量，；為齒輪所受外界激振力向量。 模態(tài)分析的目的l 使結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)避免共振或以特定頻率進(jìn)行振動(dòng)（例如揚(yáng)聲器）；l 使工程師可以認(rèn)識(shí)到結(jié)構(gòu)對(duì)于不同類(lèi)型的動(dòng)力載荷是如何響應(yīng)的；l 有助于在其它動(dòng)力分析中估算求解控制參數(shù)（如時(shí)間步長(zhǎng)）。且應(yīng)力等值線(xiàn)分布很相似，因此鏜刀桿沒(méi)有發(fā)生急劇應(yīng)力增加。從表中我們可以看隨著進(jìn)給量的增加，等效應(yīng)力的最大值和最小值都呈遞增趨勢(shì)。且不同進(jìn)給量的總位移等值線(xiàn)圖的位移等值線(xiàn)變化很相似，即隨著載荷的增加，鏜刀桿的變形量是在線(xiàn)性變化范圍內(nèi)。由于位移變形量的增加會(huì)對(duì)加工精度產(chǎn)生影響，因此在核實(shí)的范圍內(nèi)，我們應(yīng)該盡量選擇較小的進(jìn)給量。從表中我們可以看出極大位移值和最大位移值是相同。 各方向應(yīng)力等值線(xiàn)的上數(shù)據(jù)X方向Y方向Z方向DMXSMNSMX 不同進(jìn)給量的總位移圖和等效應(yīng)力圖比較分析我們重復(fù)靜力分析具體求解步驟，在不同進(jìn)給量條件下，對(duì)減振鏜刀桿施加相應(yīng)的載荷，于是我們得出不同進(jìn)給量下總位移等值線(xiàn)圖和等效應(yīng)力等值線(xiàn)圖。同時(shí)此方向也是位移變化最大的方向。 位移等值線(xiàn)圖上的數(shù)值X方向Y方向Z方向DMX SMNSMX X,Y,Z方向應(yīng)力圖的分析X,Y,，就應(yīng)力的
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