高架桥式龙门加工中心横梁部件的动态分析及结构优化

【摘要】在中国机械工业中,机床行业位居“母机”行业的特殊地位,机床产业为制造业提供制造装备,对发展国民经济、增强综合国力和国家安全有着重要作用。近十年来中国机床工业的规模有了长足进步,目前中国已是世界机床的生产和消费大国。但国产机床在中高档机床的供给能力方面仍然严重不足,缺乏国际竞争力,中国机床工业还是大而不强,这是由于国内许多机床生产企业的机床设计尚停留在经验的、静态的设计阶段。随着有限元理论的完善和发展,国内外设计人员普遍认识到采用有限元方法进行机床结构的动态优化设计的实用性,但如何保证机床动力学模型的准确性的问题始终未能解决。本文以德丰SDF1016A桥式龙门加工中心为研究对象,对其横梁部件进行研究,修正识别滑动导轨动刚度参数,目的是获得准确的有限元模型,为动态优化设计提供基础。本文主要研究内容包括：(1)对机械结合部的等效动力学模型参数识别方法进行了综述,指出基于模型修正的有限元模态分析与试验模态分析相结合法修正导轨动刚度的可行性。(2)利用Pro/E和ANSYSWorkbench软件协同仿真,在考虑导轨结合面参数情况下,进行横梁部件的约束模态分析和谐响应分析,通过分析固有模态属性和稳态响应,得出横梁部件的薄弱部位及易激发模态阶数。(3)结合主轴箱的有限元模态分析结果,利用LMS振动噪声测试系统对主轴箱部件进行锤击模态试验,通过模型验证和模型匹配获得准确的模态固有频率、振型等动特性参数。(4)使用ANSYSWorkbench多目标优化工具,以动刚度参数作为设计变量点,并设定变化范围,锤击模态试验获得固有频率为多目标,修正了主轴箱上滑动导轨结合部动力学模型的动刚度参数,为机床进一步优化设计提供准确的参数数据。(5)对主轴箱这一薄弱部件进行了尺寸优化,以五个结构参数作为设计变量,在不增加一阶振幅的情况下,降低了结构质量并提高了一阶固有频率,相比改进前结构的动态性能有了一定的提高。
【作者】周翔；
【导师】魏昕；
【作者基本信息】广东工业大学，机械制造及其自动化，2012，硕士
【关键词】高架桥式龙门加工中心；动态分析；模态试验；模型修正；结构优化；

【参考文献】
[1]吕平会,季志平,韩燕.甜樱桃砧木性状表现综合评述[J].西北园艺(果树).2005(02)
[2]吕银.外源微生物诱导家蚕幼虫血液黑化以及黑色素代谢中间产物分析[D].西南大学,生物工程（专业学位）,2014,硕士.
[3]廖铭新.轴流泵叶轮内部三维流场的LDV测量[D].扬州大学,水利水电工程,2012,硕士.
[4]田钦勇.胸腺瘤的病理类型、Masaoka临床分期与重症肌无力、术后重症肌无力危象相关性分析[D].福建医科大学,外科学,2014,硕士.
[5]冯晓琳.湖北省博物馆游客感知的调查分析研究[D].湖北大学,人文地理学,2012,硕士.
[6]王君.长官庙油田稳产方案研究[D].西安石油大学,石油与天然气工程（专业学位）,2012,硕士.
[7]胡向东,焦乐飞,李旭彬,楼梦茜,胡彩虹.小麦替代玉米饲粮添加木聚糖酶对生长猪生长性能、结肠菌群和氮排放的影响[J].动物营养学报,2014,09:2805-2813.
[8]宋津京.负载阿霉素和RRM2 siRNA的免疫脂质体抑制肝癌细胞活性[D].第二军医大学,肿瘤学,2013,硕士.
[9]柯晶.一种用微型机实现的异步机变频调速矢量控制系统[J].冶金自动化,1987,01:10-13.
[10]侯利民,张化光,刘秀翀,褚恩辉,王强.自适应模糊滑模软切换的PMSM无速度传感器鲁棒无源控制[J].控制与决策,2010,05:686-690+694.
[11]陈龙平.食管pH胶囊对GERD的诊断价值[D].福建医科大学,内科学,2014,硕士.
[12]陈善源.罗汉果甜苷干预棕榈酸致胰岛β细胞氧化应激相关损伤的机制初探[D].桂林医学院,病理学与病理生理学,2012,硕士.
[13]吴秀永,徐科,徐金梧.基于Gabor小波和核保局投影算法的表面缺陷自动识别方法[J].自动化学报,2010,03:438-441.
[14]黄忠良,丁明懋,张祝平,蚁伟民.鼎湖山季风常绿阔叶林的水文学过程及其氮素动态[J].植物生态学报,1994,02:194-199.
[15]伍文彬.水溶性CdS、CdTe量子点荧光探针测定重金属离子Cd~(2+)、Zn~(2+)和As（Ⅲ）的研究[D].南昌航空大学,应用化学,2014,硕士.
[16]杜进身.越南北宁体育大学学生道德教育管理工作调查研究[D].广西师范大学,体育教育训练学,2013,硕士.
[17]周磊.硅丙乳液改性高模数硅酸钾水性无机富锌涂料的研究[D].湖南大学,化学工程,2014,硕士.
[18]沈娜.具有储能环节的直流微网系统自主式控制的研究[D].燕山大学,电力电子与电力传动,2014,硕士.
[19]李玉祥.一锅法合成两亲性聚合物及其自组装研究[D].吉林大学,高分子化学与物理,2014,硕士.
[20]尹趣.欧洲主要电信运营商专线资费的演变[J].世界电信.2004(12)
[21]韩旭,石海峰,曹利,孙青青,张兴祥.掺杂不同类型石墨烯对聚苯胺微观结构及电化学性能的影响[J].天津工业大学学报,2014,04:28-34+39.
[22]于奇.家蚕神经轴突导向因子Slit的功能及其进化机制研究[D].山东农业大学,发育生物学,2014,博士.
[23]宗秀玲.基于PLC的螺杆泵检测台数据采集与处理系统研究[D].兰州理工大学,测试计量技术及仪器,2013,硕士.
[24]常伯慧.电磁轨道发射弹道图像处理研究[D].燕山大学,控制理论与控制工程,2014,硕士.
[25]庾志成.移动增值业务发展趋势探讨[J].现代电信科技.2005(05)
[26]吴玥.电梯群控系统的多目标优化方法研究[D].沈阳建筑大学,控制理论与控制工程,2013,硕士.
[27]沈满德.基于计算机视觉的破片参数精密测量技术研究[D].中国科学院研究生院（西安光学精密机械研究所）,2008.
[28]郭晓宇.PI3K/AKT-eNOS介导淫羊藿苷促进骨髓基质细胞和成骨细胞的成骨性分化研究[D].甘肃农业大学,发育生物学,2013,硕士.
[29]赵雅雯.村镇银行竞争力问题研究[D].河北经贸大学,金融学,2013,硕士.
[30]梁玉洁.Bi_2E_3（E-S，Se）纳米材料的水热/溶剂热合成与表征[D].杭州师范大学,有机化学,2013,硕士.
[31]方江雄,何红波,李义兵.数据挖掘在银行客户关系管理系统中的应用[J].企业家天地,2005,08:62-63.
[32]任俊帆.非汉字文化圈留学生第一学期用字研究[D].上海外国语大学,语言学及应用语言学,2013,硕士.
[33]张静.同伴拒绝、友谊与早期青少年学业成绩的关系[D].山东师范大学,发展与教育心理学,2013,硕士.
[34]髙嘉明.基于深圳市的城市住区热声环境综合宜居性评价研究[D].哈尔滨工业大学,建筑与土木工程,2013,硕士.
[35]邓灵评.基于数据挖掘的犯罪行为分析及系统实现[D].西南交通大学,计算机技术,2014,硕士.
[36]岳阳.行政协商的法制化研究[D].东北师范大学,宪法学与行政法学,2012,硕士.
[37]李静雅.黄芪多糖对不同氧浓度下骨髓间充质干细胞生物学特性及向神经样细胞分化的影响[D].甘肃中医学院,中西医结合基础,2014,硕士.
[38]黄威.农村公共文化—“农家书屋”可持续发展研究[D].江西农业大学,思想政治教育,2012,硕士.
[39]成虎超.基于Android TVBOX的空中鼠标设计与实现[D].武汉理工大学,计算机应用技术,2013,硕士.
[40]韦锡都.喷动床的变尺度格子气模拟研究[D].重庆大学,冶金工程,2014,硕士.
[41]魏佳.新疆阿尔泰山和天山地区岩画调查与研究[D].西北大学,考古学及博物馆学,2014,博士.
[42]崔薇薇.车用飞轮储能系统研究[D].哈尔滨工程大学,机械设计及理论,2012,硕士.
[43]余淼.医疗损害赔偿纠纷司法处理理论和实务问题研究[D].四川大学,法律,2003,硕士.
[44]罗帅.屈原、贾谊、司马迁“发愤抒情”论略[D].西北大学,中国古代文学,2013,硕士.
[45]马国财.高速列车用不锈钢车厢板性能的研究[D].东北大学,材料加工工程,2010,硕士.
[46]王姝萍.基于廉政监督的国有企业经济效益研究[D].湖北工业大学,政治学理论,2013,硕士.
[47]李晶宇.混合原料对厌氧发酵产气效果影响研究[D].东北农业大学,农业生物环境与能源工程,2013,硕士.
[48]王哲.“说X就X”格式研究[D].辽宁大学,语言学及应用语言学,2012,硕士.
[49]李江玉.侧链“悬挂”偶氮苯小环的功能性聚合物的精密合成及其性能[D].苏州大学,高分子化学与物理,2013,硕士.
[50]张玉曼.基于盲源分离的脑电信号分析技术研究[D].燕山大学,测试计量技术及仪器,2014,硕士.