m7475b平面磨床立柱结构ansys有限元分析本科生毕业（设计）论文.doc

本科毕业论文 M7475B平面磨床立柱的有限元分析 目 录 前 言 4 第一章 绪论 6 1.1 机床有限元分析国内外的研究现状 6 1.1.1 国内的研究现状 6 1.1.2 国外的研究现状 7 1.2 本课题主要研究内容 7 1.3 本课题的意义 8 第二章 M7475B平面磨床简介及立柱结构受力分析 9 2.1 平面磨床结构简介 9 2.2 立柱磨头受力概况 10 2.2.1 砂轮速度的计算： 10 2.2.2 轴向磨削力的计算： 11 2.2.3 切向磨削力和法向磨削力的计算： 11 2.3 磨床振源频率的确定 12 2.4 本章小结 13 第三章 立柱结构有限元模型的建立 13 3.1 PRO/E与ANSYS的连接 13 3.2 立柱结构建模方法 14 3.3 立柱有限元模型 15 3.4 本章小结 15 第四章 立柱结构有限元静力学分析 16 4.1 有限元方法简介 16 4.2 ANSYS软件简介 16 4.2.1 ANSYS的组成及主要技术特点: 16 4.2.2 ANSYS结构分析过程 17 4.3 立柱结构的ANSYS结构刚度分析 17 4.3.1 定义单元类型 17 4.3.2 定义材料属性 17 4.3.3 网格划分 18 4.3.4 施加约束 19 4.3.5 施加载荷 19 4.3.6 计算结果 20 4.4 本章小结 25 第五章 模态分析 25 5.1 磨床动态特性参数 26 5.2 模态分析的基本思想 26 5.3 模态分析的基本理论 27 5.4 模态分析的一般过程 27 5.5 M7475B平面磨床立柱的模态分析 28 5.5.1 定义单元类型 28 5.5.2 定义材料属性 28 5.5.3 网格划分 28 5.5.4 施加约束 29 5.5.5 分析计算 29 5.5.6 观察结果 29 5.6 本章小结 32 第六章 立柱结构优化设计 33 6.1 优化设计概况 33 6.1.1 优化设计的发展 33 6.1.2 优化设计的概念 33 6.1.3 优化设计的经济效益 33 6.1.4 优化设计发展方向 34 6.2 机床结构设计准则 34 6.3 结构改进优化 35 6.3.1 立柱结构优化方案一 35 6.3.2 立柱结构优化方案二 39 6.4 本章小节 43 第七章 结论与展望 43 7.1 结论 43 7.2 论文不足之处 44 7.3 展望 44 参考文献 45 致谢 46 前 言 据权威部门的一项统计资料显示，目前我国乡以及乡以上独立核算的机械行业企业金属切削机床拥有量已达300万台，高居世界各国之首。此外，再加上非独立核算的和乡以下企业的拥有量，机床总数当在500万台左右，这是一种雄厚的生产资源。然而，另一方面，我国机床完好率之低也是惊人的。某机械工业集中地区有关部门的调查显示，中、小型机械企业“带病”工作的机床竟有60%。这是造成企业产品质量低、经济效益差的一个重要原因。 磨床加工车间废品率上升，经常使工厂受到严重经济损失，研究分析发现，造成此种后果的重要原因一是磨床完好率差，故障频繁，精度不够，得不到及时的调整与维修，二是在机械工业以及金属切削加工技术不断发展的今天，进行高速磨削提高生产效率以及加工精度已经成为磨床的发展趋势，磨床的一些主要结构部件的前几阶固有频率可能会处于工作频率范围之内，将导致磨床的共振。 “工欲善其事，必先利其器。”改变上述状况，必须改善目前企业金属切削机床基础部件的刚性，提高机床抗震性，只有这样才能从根本解决加工精度和机床寿命问题。因此利用大型有限元分析软件对磨床床身部件进行静力学分析和动力学分析以改善上述情况变得十分必要。 ANSYS软件是融结构、流体、电场、磁场、声场分析于一体的大型通用有限元分析软件，能与多数CAD软件接口，实现数据的共享与交换。利用ANSYS软件能进行复杂的应力应变分析的巨大优势，通过大型三维建模软件Pro/ENGINEER建立立柱模型，导入ANSYS软件进行分析，可以清楚并定量的表现出部件变形的情况，从而为提高部件刚性提供理论依据以及数据支持。振动现象也是机床设计中所面临的问题之一，它能造成加工误差，影响零件的加工精度。模态分析主要用于确定结构或机器部件的振动特性。建立机床基础部件三维模型， 利用大型有限元分析软件ANSYS，对机床部件进行模态分析，得出床身部件前几阶固有频率和振型，了解床身部件的各阶振动模态的特点，对于我们研究床身部件的动态特性是十分必要的，有利于机床床身系统的整体设计。提高机床零部件的前几阶固有频率是提高机床刚性、避免共振、降低振幅的有效措施。 M7475B型平面磨床是机械工业中广泛使用的重要金属磨削加工工具，采用砂轮端面进行磨