球面车磨床进给箱系统关键部件的特性分析与优化

摘要

当今机床的发展，除了要求机床成本低、质量轻和使用方便外，还着重要求机床具有愈来愈高的加工性能。为保证机床具有良好的静动刚度、动态特性、加工工艺性和精度保持性，降低制造成本获得较高的经济效益，须在机床的设计过程中，对机床的结构进行有限元分析和优化，以便准确地发现其薄弱环节，从而实现机床结构的动态设计和优化。
　　 进给箱系统是机床的重要组成部分之一，直接影响了零件表面成形运动轨迹的准确性，对机床的加工精度影响很大。因此有必要对进给箱系统进行特性分析，本文以φ630球面车磨床进给箱系统为研究对象，研究其结构特性及提高抗振性和稳定性的方法。
　　 在对进给箱系统一级输入轴建立有限元模型的基础上，通过线性静力分析得出应力和应变图。通过模态分析，得到前六阶固有频率和相应振型。通过疲劳强度分析得出疲劳寿命、安全系数、损伤、疲劳敏感性、雨流矩阵及损伤矩阵等相关结果。对啮合齿轮副实体建模并进行接触应力分析，且与传统计算方法的计算结果做比较。另外在进给箱体模态分析的基础上，借助Hyperworks软件，对进给箱体进行拓扑优化设计，确定需要改进的地方。
　　 通过对进给箱系统关键零部件的特性分析，找出其结构的薄弱环节并对其进行结构改进，为φ630球面车磨床的整机特性分析和设计奠定基础。