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減振刀具系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計動力學(xué)分析說明書畢業(yè)設(shè)計論文(參考版)

2025-06-30 17:24本頁面
  

【正文】 第 55 頁 共 55 頁。再次,要感謝在大學(xué)期間所有傳授我知識的老師,是你們的悉心教導(dǎo)使我有了良好的專業(yè)課知識,這也是論文得以完成的基礎(chǔ)。其次,畢業(yè)設(shè)計的順利完成,也離不開其它各位老師、同學(xué)和朋友的關(guān)心和幫助。張老師淵博的專業(yè)知識,嚴謹?shù)闹螌W(xué)態(tài)度,精益求精的工作作風(fēng),嚴以律己、寬以待人的崇高風(fēng)范,樸實無華、平易近人的人格魅力對我影響深遠。作為一個本科生的畢業(yè)設(shè)計,由于經(jīng)驗的匱乏,難免有許多考慮不周全的地方,如果沒有導(dǎo)師的督促指導(dǎo),以及一起工作的同學(xué)們的支持,想要完成這個設(shè)計是難以想象的。聞邦椿,劉樹英,張純宇. , [2] ,[3] ,1999[3] :機械工業(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,:機械工業(yè)出版社,2010:[7] ANSYS單元類型與網(wǎng)格劃分. [8] :機械工業(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]. [13]KiralZ,KauaqulleH,Vibration analysis of rolling element bearings with varjous defects under the Action of anunbalanced force[J」,Meehanical Systems and Signal Processing,2006,20(8):1967一1991[14]GrahamG,PetzingJ,LueasM,TyrerJ,Quantitative modal analysis using Engineering,1999,31(2)[15] 湯宏. 基于ANSYS有限元軟件的斜齒輪振動模態(tài)分析[J].中國科技信息,2009(23). [16] :機械工業(yè)出版社,[17] :機械工業(yè)出版社,2010[18] 宋明強. ,[19] ANSYS模態(tài)分析.[20] 郭海洋. 基于ANSYS的振動裝藥系統(tǒng)動力學(xué)分析. :東北大學(xué),2008 [21] :武漢大學(xué)出版社,[22] 許平,高利,,19(5):151~152[23] ,1980.[24] L Andren et al . Identification of motion of cutting tool vibrationin a continuous boring operation correlation to structural proper 2ties. Mechanical Systems and Signal Processing ,2004 ,18 :903~902[25] ANSYS單位制. [26] :清華大學(xué)出版2005 [27] . [28] 「M].北京:清華大學(xué)出版社,2005:1~ 2。然而,由于時間和條件所限,本文的工作尚有許多不足,例如在建立有限元模型時進行了一些簡化,與實際結(jié)構(gòu)的分析必然存在一定的誤差。5.在實際應(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)遠離共振區(qū)。如果外來激勵在這兩個頻率點上,鏜刀桿會產(chǎn)生較大的共振現(xiàn)象。2.隨著進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,對其進行靜力分析和振動模態(tài)分析,用于確定減振鏜刀桿的位移變形、應(yīng)力在不同進給量下的變化和鏜刀桿的固有頻率、振動情況,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,對鏜削精度會產(chǎn)生一定的影響。5.總結(jié)本文運用有限元分析方法對減振鏜刀桿系統(tǒng)進行動態(tài)分析。第七、八、九、階振型相對變形值都比較大,且振動頻率都在10000Hz以上,且整個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、四階的振動頻率相差不大,但與一、二階比有很大提高,振動也相對明顯。 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 如果想停止動畫,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對話框,在Item to be contoured列表框中選擇Nodal Solution/DOF solution/displacement vector sum,單擊OK按鈕,即可顯示相對位移等值線,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的前10階固有頻率。單擊ok按鈕,完成對分析選項的設(shè)置。這樣ANSYS程序在進行模態(tài)求解的同時將完成模態(tài)的擴展,不需要再單獨進行模態(tài)擴展。l 指定分析類型 :Main Menu /Solution /Analysis Type /New Analysis,彈出43所示的New Analysis對話框,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,如圖41所示,出現(xiàn)Density For Material Number1對話框,如圖42所示,單擊OK按鈕關(guān)閉該對話框。其中載荷在模態(tài)分析中不起作用。l 評價分析結(jié)果。l 擴展模態(tài):分析模型特征向量,計算應(yīng)力。l 施加載荷。4.5 模態(tài)分析的基本步驟l 建立模型:只有線性效應(yīng)。 外部載荷 因為振動被假定為自由振動,所以忽略外部載荷。因為減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(沿某一軸向方向長度):ALL DOF。頻率范圍缺省為全部,但可以限定于某個范圍內(nèi),這里指定的值為:Start Freq (開始頻率)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。他的特點有:當提取中型到大型模型( ~ 個自由度)的大量振型時(40+),這種方法很有效;經(jīng)常應(yīng)用在具有實體單元或殼單元的模型中;在有或沒有初始截斷點時同樣有效。 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 不對稱法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τ谟嬎銠C的計算能力而言)和具體的應(yīng)用場合。在求齒輪自由振動的頻率和振型即求齒輪的固有頻率和固有振型時,阻尼對它們影響不大,因此,可以作為無阻尼自由振動問題來處理[2]。4.2 模態(tài)分析的理論知識由彈性力學(xué)有限元法,可得減振鏜刀桿系統(tǒng)的運動微分方程為: (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)計避免共振或以特定頻率進行振動(例如揚聲器);l 使工程師可以認識到結(jié)構(gòu)對于不同類型的動力載荷是如何響應(yīng)的;l 有助于在其它動力分析中估算求解控制參數(shù)(如時間步長)。且應(yīng)力等值線分布很相似,因此鏜刀桿沒有發(fā)生急劇應(yīng)力增加。從表中我們可以看隨著進給量的增加,等效應(yīng)力的最大值和最小值都呈遞增趨勢。且不同進給量的總位移等值線圖的位移等值線變化很相似,即隨著載荷的增加,鏜刀桿的變形量是在線性變化范圍內(nèi)。由于位移變形量的增加會對加工精度產(chǎn)生影響,因此在核實的范圍內(nèi),我們應(yīng)該盡量選擇較小的進給量。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)力等值線的上數(shù)據(jù)X方向Y方向Z方向DMXSMNSMX 不同進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,在不同進給量條件下,對減振鏜刀桿施加相應(yīng)的載荷,于是我們得出不同進給量下總位移等值線圖和等效應(yīng)力等值線圖。同時此方向也是位移變化最大的方向。 位移等值線圖上的數(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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