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基于大型缸套数控立式车床关键部件的结构特性分析与优化
| 论文题名： | 基于大型缸套数控立式车床关键部件的结构特性分析与优化 |
| 关键词： | 船用柴油机;缸套立式车床;静动态特性分析;结构优化 |
| 摘要： | 缸套是船用柴油机承受摩擦负担最繁重的部件之一，其加工质量直接关系到柴油机的工作状况和使用寿命。加工最大外径达1200 mm、最大高度达2500 mm的大型缸套对机床结构有着特殊的要求，需要在原有机床基础上对关键零部件进行改进或重新设计。在缸套加工过程中，机床关键部件受到切削力等载荷的作用，其强度、刚度以及抗振性能等结构特性都直接影响到缸套的加工质量。 本文基于弹性力学和有限元基础理论，以ABAQUS和HyperWorks两种有限元分析优化类软件为工具，对大型船用缸套加工所需机床关键部件的结构特性进行分析和优化。具体研究内容如下： （1）分析大型船用缸套加工对机床结构特性的需求，确定机床结构并建立整机的三维模型。 （2）利用ABAQ US对处于不同悬伸量时的机床滑枕进行静力学分析，得到其受载后的应力、应变云图，并用Matlab拟合出静刚度、最大应力、应变位移与悬伸量之间的关系曲线。得到滑枕的强度和刚度状况，找出结构中存在的问题，为机床的设计以及部件结构的优化提供参考依据。 （3）在ABAQ US中对动横梁结构的动态特性进行研究，主要是模态分析和谐响应分析，得到其固有频率、振型分布以及受激振力后的稳态动态响应。将得到的固有频率与机床中动力装置的振动频率进行比较，为动横梁结构预防共振的发生提供参考。根据谐响应分析中得到的最大响应位移，计算出其动刚度，同时找出机床在加工过程中需要规避的激振力频段。 （4）使用HyperWorks结构优化模块OptiStruct对滑枕进行尺寸优化和拓扑优化，提高其自身的刚度，确定滑枕的结构形状。同时，对优化前后的结构进行对比分析，验证优化结构的合理性。最后，对加工好的缸套其内孔直线度、圆度等形状公差进行在线检测，客观上检验优化后机床的加工性能。 |
| 作者： | 李长伟 |
| 专业： | 机械工程 |
| 导师： | 李钦奉 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 江苏科技大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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