大型螺纹磨床拖板动静态特性分析及结构优化.pdfVIP

设计与研究Des_gna(ndResearch 大型螺纹磨床拖板动静态特性分析及结构优化 吴晓枫 王禹林 冯虎田 (南京理工大学机械工程学院，江苏 南京210094) 摘 要：采用 SolidWorks建立某大型螺纹磨床拖板的三维模型，并借助ANSYS对其结构进行了模态分析 。 给出了拖板前三阶固有频率和相应振型，识别了该拖板结构的薄弱环节。在此基础上，以拖板结构 固有频率及最大相对位移量为优化 目标 ，同时考虑设计重量 。提出该拖板结构 四种改进方案，通过对 各种方案分析 比较确定结构综合优化方案并对其进行相应的静刚度校核确定最终优化方案。优化 后的拖板与原型相比，重量基本保持不变的情况下，前三阶固有频率均有大幅提高，其中第一阶固有 频率提高13．71％，对应的一阶振型的最大相对位移量减小 18．54％；位移变形最大值减小65．3％。 最大等效应力值减小了11．4％，从而实现了拖板的动静态特性分析与优化。对大型机床拖板的结 构优化设计有着较大的借鉴意义。 关键词：磨床拖板 模态分析 固有频率 相对位移量 静刚度 中图分类号 ：TG502，THll2 文献标识码 ：A Static--dynamicsanalysisandstructuraloptimizationof large-sizedNC threadgrindercarriage WU Xiaofeng，WANG Yulin，FENG Hutian (SchoolofMechanicalEngineering，NanjingUniversityofScienceandTechnology。Nanjing210094，CHN) Abstract：Thethree—dimensionalmodeloflarge-sizedthread grindercarriageismodeledbySolidWorks，andthe modalanalysisofthecarriagestructureismadebyANSYS．Thefirstthreeordersofnaturalrfequencyand modeshapesoftheca~iagearegivenandtheweakpointsofthesturctureareidentified．Takingthenatu- ralrfequencyandmaximum relativedisplacementastheoptimaltargetsandconsideringdesignweightof structures，fourimproved carriageschemesarepresented，analyzedand compared．Then，thecomprehen— sireoptimization schemesarechosenandthemostoptimalstructure ischosen by checkingstaticstiff- hess．Theresultsoftheintegratedoptimaldesignofthecarriageshow thatweightbasicallyremainsun— changed-thefirstthreeordersofnaturalrfequencyareallgreatlyincreased，thefirstorderofnaturalfre— quencyoftheredesignedcarriageisincreased13．71％ ，thecorrespondingfirst—ordermodeshapemaxi- mum relativedisplacementisreduced18．54％ ：Themaximum displacementisreduced65．3％ ，themaxi—