數(shù)控鏜銑床的建模與分析 外文翻譯

1、一個(gè)超重型數(shù)控鏜銑床的建模與分析一個(gè)超重型數(shù)控鏜銑床的建模與分析摘要超重型數(shù)控鏜銑床的結(jié)構(gòu)介紹。動(dòng)態(tài)模型是建立在簡(jiǎn)化的結(jié)構(gòu)模型之上的。對(duì)于機(jī)床的虛擬樣機(jī)，給出了動(dòng)態(tài)分析。繼而，有限元模型是建立在虛擬樣機(jī)上。靜態(tài)剛度，模態(tài)，可靠性的分析是最后被執(zhí)行的。關(guān)鍵詞：超重型鏜銑床造型有限元?jiǎng)討B(tài)分析1.某型超重?cái)?shù)控鏜銑床這里介紹的超重?cái)?shù)控鏜銑床（加工中心），主要用于超長(zhǎng)，超重，超高，異型，復(fù)雜的工作部件。著陸平臺(tái)被用作工作臺(tái)，再把在平臺(tái)上的工作部件

2、放置在一個(gè)開(kāi)放的空間，因此過(guò)程不受工作部件尺寸和重量的限制。把鏜銑床的列的運(yùn)動(dòng)方向定義為X軸，與鏜銑床一起的主軸箱的移動(dòng)方向定義為Y軸，及鏜軸的方向定義為Z軸。因?yàn)橹鳈C(jī)和旋轉(zhuǎn)臺(tái)可以同時(shí)運(yùn)行，所以多表面加工可以由一個(gè)夾具來(lái)實(shí)現(xiàn)。在此機(jī)床中，有三個(gè)靜壓導(dǎo)軌，它們是柱運(yùn)動(dòng)導(dǎo)向，主軸頭運(yùn)動(dòng)導(dǎo)向和柱塞運(yùn)動(dòng)導(dǎo)向。主驅(qū)動(dòng)器有3變速。鏜銑床安裝在地面上，下滑機(jī)與機(jī)架在鏜銑床上一起移動(dòng)，柱被安裝在下滑機(jī)上。主軸箱沿其駛過(guò)的滾珠螺桿的柱移動(dòng)。主軸箱具有幀結(jié)

3、構(gòu)，并且滑枕在主軸箱中通過(guò)方孔。鏜軸在活塞中運(yùn)動(dòng)。主軸箱，滑枕，鏜斧頭都是由螺旋槳控制的。一種雙齒條和小齒輪被用于柱上以消除驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的間隙。當(dāng)滑枕延伸，有4種精確修正方法。該機(jī)床配備數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)，并且機(jī)床可以達(dá)到九軸控制和五軸聯(lián)動(dòng)。圖1：圖1的結(jié)構(gòu)和超重?cái)?shù)控鏜銑床的動(dòng)態(tài)模型2.動(dòng)態(tài)模型與分析機(jī)床的虛擬樣機(jī)模型的建立。針對(duì)動(dòng)態(tài)分析，機(jī)床的一些詳細(xì)的結(jié)構(gòu)在一定程度上被簡(jiǎn)化。各種組件之間的關(guān)系是根據(jù)結(jié)構(gòu)特征定義的。在仿真分析中，運(yùn)動(dòng)學(xué)限制被運(yùn)用到

4、主動(dòng)關(guān)節(jié)代替了馬達(dá)。根據(jù)所要求的技術(shù)規(guī)范，驅(qū)動(dòng)部件的速度被設(shè)置在一定的范圍內(nèi)。從而位移，速度，加速度，可以分別計(jì)算。例如，一個(gè)簡(jiǎn)單的諧波運(yùn)動(dòng)被利用到下滑計(jì)算中為：v=100sin（3.14噸），則工具的磁頭點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)就可以算得，正如圖2和圖3中所示。3.靜剛度分析整體和三個(gè)方向的變形如圖5所示。機(jī)床的最大變形值是0.165毫米，發(fā)生在該柱的頂部。X軸的最大變形量是0.15mm，X方向的1是0.087毫米，它在主軸框的末尾發(fā)生。機(jī)床的整體剛

5、度的值是471，693牛頓平方毫米，X方向的1是16522.8牛頓平方毫米，Y方向923614.5牛頓毫米，Z方向427257.4牛頓平方毫米。通過(guò)上述分析，其結(jié)果表明，該剛度最差是在X方向，這是由于在X方向上的靜壓導(dǎo)軌，剛度最好是在Y方向。機(jī)床的剛度是由它的組件的剛度組成的。因此，從平衡的角度來(lái)看，各個(gè)組件的剛度應(yīng)制成大致相等以使整個(gè)機(jī)床的剛性更好。例如，可以采取以下措施來(lái)增加整個(gè)機(jī)床的剛度：選擇合理外形大小和形狀的組件，適當(dāng)?shù)陌才欧?/p>

6、區(qū)和線(xiàn)材，提高了加工精度和關(guān)節(jié)表面的表面光潔度。4.模態(tài)分析重型鏜銑床的模型，ANSYS，機(jī)械分析軟件，用來(lái)分析整個(gè)機(jī)床。為使分析更有效，計(jì)算時(shí)間短，并且同時(shí)模擬機(jī)器的實(shí)際情況，一系列措施被采取來(lái)簡(jiǎn)化機(jī)器的不同部件之間的連接關(guān)系。在這一系列工作之后便可得到模態(tài)分析結(jié)果：第一階頻率為24.532Hz，及其對(duì)應(yīng)的振動(dòng)模式是前后擺動(dòng)，第二階頻率為26.45Hz，其相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)是左右擺動(dòng)第三階頻率為95.451Hz，它左右扭曲擺動(dòng)第四階頻率為14

7、1Hz，它前后扭曲擺動(dòng)第五階頻率為144.24Hz，該機(jī)不僅左右擺動(dòng)，而且也上下擺動(dòng)第六階頻率為174.11Hz，機(jī)器既前后擺動(dòng)，同時(shí)又上下擺動(dòng)。其結(jié)果如圖5所示。圖51整個(gè)機(jī)床的六種模式對(duì)于一個(gè)振動(dòng)系統(tǒng)，在一定條件下它的振幅與其固有振動(dòng)頻率成反比，。大家都知道，一個(gè)機(jī)械系統(tǒng)的固有頻率是由它的薄弱部分的固有頻率決定的，因此，該振動(dòng)現(xiàn)象可以通過(guò)增加彈性系統(tǒng)中薄弱部位的固有振動(dòng)頻率得到改善。眾所周知，當(dāng)振動(dòng)頻率接近系統(tǒng)的固有頻率會(huì)發(fā)生共振。

8、因此，我們應(yīng)該使干擾頻率與機(jī)器上處理系統(tǒng)的薄弱部位的固有振動(dòng)頻率保持距離。5.受力分析通過(guò)在機(jī)床上施加負(fù)載，我們得到在圖6上的受力分布。圖6受力分布圖最大受力值4.593MPa（允許受力為250MPA），它發(fā)生在滑座和銑軸。這些受力的主要原因是機(jī)械重力和外力。6.疲勞分析從機(jī)床的使用壽命輪廓圖中，我們可以得知每一個(gè)機(jī)器零件，它們有限的周期指數(shù)是由于疲勞造成的，機(jī)床的生存期最大值為10E8，最短生存期為10E7周期，它發(fā)生在立柱，滑動(dòng)座和

9、基座部分上。圖7壽命和安全系數(shù)地圖安全系數(shù)的輪廓是在一定的壽命（10E9周期）下的一組關(guān)于疲勞失效的數(shù)據(jù)。默認(rèn)的最大安全系數(shù)為15。機(jī)械安全系數(shù)等值線(xiàn)顯示于圖81，從圖中我們可以得到每一個(gè)部分的安全系數(shù)。在圖中，最小值為3.1407，發(fā)生在滑座，這意味著壽命期限在這些地點(diǎn)是最短的，也意味著它的失敗概率是最大的。雙軸指示表示了最小壓力和最大壓力之間的比率。當(dāng)它等于1時(shí)，機(jī)械只承受單軸壓力，當(dāng)它1時(shí)，它只承受剪切壓力。這種機(jī)械的雙軸跡象顯示