六轴数控机床结构设计与动态特性分析

发布时间：2017-07-21 04:15

  本文关键词：六轴数控机床结构设计与动态特性分析

  更多相关文章： 数控技术 可视化建模 线性传动系统 有限元分析 动力学仿真

【摘要】：数控机床的高效率、高质量及高柔性优点使其在制造业中得以迅速发展,伴随着世界计算机图形学和可视化技术的迅捷发展,刀具轨迹及加工成型过程被形象地展现在屏幕上,便于操作者检查程序的正确性,已成为一种较为经济有效的可行方法。数控加工仿真技术能够预测加工过程,并能够验证数控程序的可靠性,数控加工三维动态仿真是高档数控系统的必要功能,其相对数控机床其它仿真技术更为复杂,也更有使用价值。六轴数控机床相对于其它数控机床更能完成复杂的曲面与曲线加工,在早期数控技术发展阶段,该领域的研究者及操作者就已对六轴数控机床技术有所研究,并取得成就。本文以六轴数控机床结构设计与动态特性分析为研究课题,目的在于创新六轴数控机床结构布局并分析机床整机性能和主要部件结构特性,通过虚拟样机建模与动态特性分析,进一步研究机床机械结构的动力学问题。本文在描述了六轴数控机床的六个自由度方向基础上,介绍了机床的设计方案,确定了机床主要技术参数,对机床结构布局进行了规划和设计,对主要部件进行了结构设计和选型,完成了机床机械部分的设计,并应用软件对机床部件和整体结构进行了三维实体建模和装配;然后,对线性传动系统进行分析,讨论了线性传动系统的结构和主要构成部件特性,并在建立了系统的数学模型,分析了线性传动系统误差和系统稳态误差的影响因素。最后应用ANSYS对机床主要部件(横梁、立柱、导轨和主轴)进行了静态分析,对主轴进行了模态分析,并应用动力学仿真软件Recur Dyn对机床进给切削时和直线位移进行了动力学特性分析。在整个研究成果中,创新了六轴数控机床的结构布局,构建了六轴数控机床总体结构模型与仿真模型,并研究了基于虚拟样机技术的动力学仿真,这也正是本文以六轴数控机床为研究对象的意义及价值所在。
【关键词】：数控技术 可视化建模 线性传动系统 有限元分析 动力学仿真
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG659
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-13
• 1.1 课题研究背景9
• 1.2 六轴联动数控机床的现状9-10
• 1.3 课题研究意义10-11
• 1.4 课题研究路线11
• 1.5 本章小结11-13
• 第2章 六轴数控机床结构设计13-31
• 2.1 机床的设计方案及结构13-17
• 2.1.1 总体设计方案13-14
• 2.1.2 技术参数14-15
• 2.1.3 机床结构布局15-17
• 2.2 机床部件结构设计17-27
• 2.2.1 支撑部件的结构17-21
• 2.2.2 主轴部件结构21-22
• 2.2.3 机床主要部件选型22-27
• 2.3 机床可视化建模27-30
• 2.3.1 Solidworks软件建模27
• 2.3.2 六轴机床可视化模型27-30
• 2.4 本章小结30-31
• 第3章 线性传动系统的分析31-41
• 3.1 线性传动的组成31-34
• 3.1.1 机床导轨31-33
• 3.1.2 滚珠丝杠副33-34
• 3.2 线性传动系统的传递函数34-38
• 3.2.1 稳定性分析35
• 3.2.2 传递函数的响应35-37
• 3.2.3 二阶系统实际参数37-38
• 3.2.4 系统稳态误差分析38
• 3.3 本章小结38-41
• 第4章 机床进给系统的动态特性分析41-63
• 4.1 机床构件有限元分析42-46
• 4.1.1 机床构件有限元模型42-44
• 4.1.2 横梁和立柱静态分析44-46
• 4.1.3 滑块导轨接触分析46
• 4.2 主轴部件分析46-50
• 4.2.1 电主轴座静态分析47-48
• 4.2.2 主轴模态分析48-50
• 4.3 基于虚拟样机的动力学仿真50-61
• 4.3.1 基于虚拟样机的动力学仿真概述50
• 4.3.2 动力学模型的建立50-52
• 4.3.3 RecurDyn实体建模52-55
• 4.3.4 虚拟样机动力学仿真分析55-61
• 4.4 本章小结61-63
• 第5章 总结与展望63-65
• 5.1 总结63
• 5.2 展望63-65
• 参考文献65-67
• 致谢67

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本文编号：571384