机械毕业设计(论文)-深孔加工动力减振镗杆的有限元分析【全套图纸】 .doc
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1、湘潭大学兴湘学院毕业设计说明书 题 目: 减振镗杆的有限元分析 专 业: 机械设计制造及其自动化 学 号: 2010962913 姓 名: 指导教师:全套图纸,加153893706 完成日期: 2014年5月20日湘潭大学兴湘学院毕业论文(设计)任务书论文(设计)题目: 减振镗杆的有限元分析 学号: 2010962913 姓名: 专业: 机械设计制造及其自动化 指导教师: 系主任: 一、主要内容及基本要求主要内容:1.镗刀杆具体在机床中的安装情况,与刀具的连接情况以及镗刀杆具体的工作环境状况。 2.镗削加工所能达到的精度以及具体孔加工所要求达到的精度并找出影响这些精度的因素,并对这些因素进行分
2、析,选出主要影响因素。 3.镗刀杆在加工和使用过程中各个因素(比如:切削用量,外界激励)对刀杆的强度,刚度,以及震动特性的影响。并求出刀杆应力应变分布云图找出应力集中的位置和其各阶共振频率和振型图。 基本要求:1.大量搜集资料了解镗杆具体在机床中的安装、与刀具连接以及工作环境的情况。读阅相关书籍了解镗削加工的具体方式,各种方式适用的条件,镗削加工所能达到的精度情况。在孔加工中,找出影响加工质量的因素并找出主要因素。2.建立镗床刀杆的实体模型。具体采用三维软件进行模型的建立,选用合适的材料。2.用有限元软件进行静力分析。3.用有限元软件进行进行模态分析。二、重点研究的问题通过有限元分析软件分析出
3、镗床刀杆在各种边界约束条件下的应力、应变,分析出模态特性,为镗刀杆的结构设计和加工制造提供依据。三、进度安排 序号各阶段完成的内容完成时间(2013 年)1查阅资料并完成开题报告的编写3月 1日3 月 15日2进行外文文献翻译3 月16 日3 月 20日3分析,整理资料,看ANSYS教学3 月25日3 月 30 日4开始进行镗杆的建模与分析过程4月1日4 月 15 日5整理分析结果 撰写论文,整理全部资料4 月 16 日5 月 10日6准备毕业设计答辩5 月 10日5 月28日7交论文、毕业答辩5 月28日5 月 30 日四、应收集的资料及主要参考文献 1 成大先.机械设计手册M.北京:化学工
4、业出版社,20022 刘松主编.有限元分析在镗杆设计中的应用M.北京:机械工业出版社,20063 傅志方.振动模态与参数识别M.北京:机械工业出版社,1990.94 王守信,董绍华等.铣床振动模态分析研究N.内蒙古:内蒙古民族师范学院学报,1995.55 廖念钊主编.互换性与技术测量M.北京:中国计量出版社,19986 王先上.车床振动的自动控制N.北京:机械工程学报,19867 张杰斌,张涌.减振原理在镗杆上的应用M.北京:机械工业出版社,2004.118 郭长城.应用减振器控制振动的两个实例M.北京:机械工业出版社,2005.109 王民等.切削系统可变刚度结构及其颤振控制方法的研究N.北
5、京:机械工程学报,200210 王世龙,王丽娜.提高镗杆刚度的一种措施N.吉林:吉林工学院学报,199911 陈晓霞.ANSYS7.0 高级分析M.北京:机械工业出版社,200412 李启堂,胡荣生.动力吸振器在镗杆中的应用M.北京:机械工业出版社,1997目录中文摘要.1英文摘要.2第一章 绪论 1.1课题研究的学术背景.41.2减振镗杆的国内外研究水平和发展趋势.51.3课题来源. .61.4主要研究内容、设计方法. .71.4.1主要研究内容.71.4.2建立减振系统的数学模型.7第二章 有限元分析软件ANSYS.2.1有限元分析软件ANSYS简介.82.2 ANSYS软件的组成.82.
6、3ANSYS软件主要特点.9第三章 减振系统结构设计与数学模型的建立3.1镗杆杆体材料的选择. .93.2镗杆的结构设计.103.3阻尼器的设计. .10 3.3.1几种可选材料 .103.4 阻尼液的选取 . 103.5弹簧的选择. .113.6可选材料的特性.113.7弹簧材料的选取.123.8减振块的设计. .133.9刀头的选择. .13 3.9.1减振系统数学模型的建立 .13 3.9.2对切削力的分析 .14 3.9.3系统运动方程的建立与求解 .14第四章 模型建立 4.1多刚体动力学模型的建立. .15 4.1.1模型的坐标系统.16 4.1.2模型的建立.16 4.2多柔体动
7、力学模型的建立.16 4.2.1模态中性文件的建立. 16 4.2.2单元类型和材料参数.17 4.2.3定义单元实常数.18 4.2.4有限元模型的建立.19 4.2.5模态中性文件(mnf)的输出.20 4.3 ADAMS与ANSYS的接口.21第五章 样机的仿真与参数化分析 5.1减振系统固有频率的求取. .22 5.2减振系统当量质量的确定 .235.3系统参数的确定 . .235.4模型在频域内的仿真结果.275.5结论. . .275.6参数分析. .325.7设计参数变量化. .325.8定义目标函数. . .325.9分析弹簧刚度系数对刀刃跳动量的影响.33 5.9.1分析阻尼
8、系数对刀刃跳动量的影响.33结论. .34参考文献. .34附件、 外文资料.37深孔加工动力减振镗杆的有限元分析摘要随着金属加工行业的发展,市场竞争日益激烈,对加工质量和加工效率提出了越来越高的要求。深孔加工由于其特殊的加工环境,使镗杆杆体的尺寸和形状都要受到一定的限制,造成了镗杆的刚度较低,特别是在镗杆的长径比比较大的情况下,镗杆的刚度会更小,这将严重影响加工质量,甚至使加工无法正常进行。如何减小镗削过程中的振动已成为迫待解决的问题。要研究镗杆的切削过程,就必须建立镗杆系统的动力学方程。而用传统的方法是不可能建立一个精确的动力学方程的。虚拟样机技术的出现提供了一个解决问题的方法。虚拟样机技
9、术的核心是机械系统动力学、有限元理论和控制理论等建模理论及其技术的实现。有限元分析与机械系统仿真拥有相同的系统动力学求解基础,它们之间结合起来,可更好地实现机械系统刚柔耦合动力仿真分析研究。利用虚拟样机技术可实现机械系统动力学方程的自动生成并精确求解,可在研究阶段预测镗杆的动力学性能,对这些性能进行优化,以达到提高产品性能、缩短开发时间、减少开发费用的目的。本文借鉴了国外先进的镗杆制造技术,采用内置式动力减振的结构来增加镗杆的动刚度,并对动力减振镗杆进行了结构设计,建立了减振系统的数学模型。在运动特性分析和结构优化中采用虚拟样机技术,利用ANSYS软件联合建立了减振系统的多柔体动力学模型。以减
10、小镗削过程中刀刃的径向跳动量为目标对动力减振镗杆虚拟样机进行仿真优化分析,得出了减振系统的最优参数。关键词:减振器;镗孔;虚拟样机;动力学仿真;参数化分析Dynamic Simulation and Parametric Analysis of Dynamical Vibration Absorption Boring Bar for Deep-Hole ProcessingAbstractWith the developmem of metal machining industry and the increasingly fierce market competition,the high
11、er demand for machining quality and efficiency is put forwardThe size and shape of the boring bar are restrictedbecause of the special machining condition in the deephole processingThis produces the low stiffness of the bodng bar which will become lower especially with the big lengthdiameter ratio o
12、fthe b arThc machining quality will be badly affected and the machining call not be on the rails due to the lower stiffnessHow to reduce the vibration in the boring processing has become an urgent problem The dynamical equation of boring bar system must be build up for studying the cutting processin
13、g of the boring barBut all accurate dynamical equation can not be built with the traditional methodThe appearance of virtual prototype technology offers a way tO solve the problem,The core of the virtual prototype technology is on the realization of modeling theories and technology,mechanical system
14、 dynamics,finite element theory and control theory,etcThe finite element analysis and mechanical system simulation,which have the same solution foundation of systematic dynamics,combine to achieve accurate simulating analysis of coupling motive between the rigid and flexibleBy using virtual prototyp
15、e technology,we carl realize the automatically building and accurately solving of the mechanism system dynamical equation,predict and optimize the system dynamics performance in the course of studying11le improvement of product properties,construction period and expense reduction are achievedReferen
16、ce of the foreign advanced manufacture technology of boring bar is used in this articleWe adopt a boring bar with dynamical vibration absorption system in it tO increase the stiffness of the boring bar,design its structure,set upthe mathematicaI model of the vibration absorption systemIn the movemen
17、t characteristic analysis and structure optimization virtual prototype technology is adopted,and multi flexible body dynamical model of the vibration absorption system are build up by using the So,ware of ADAMS and ANSYSAiming at reducing the radial vibrational value of the edge of knife in the bori
18、ng processing,the virtual prototype of vibration absorption boring bar have been simulated, optimized and analyzed,and optimized parameter are obtained finally The analysis skill and the conclusion,especially the building and simulation result of the vibration absorption model,providing reliable evi
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