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《基于solidworks機(jī)床橫梁有限元模態(tài)研究》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在工程資料-天天文庫(kù)。
1、基于Solidworks機(jī)床橫梁有限元模態(tài)研究摘要：本文主要介紹如何使用Solidworks設(shè)計(jì)機(jī)床零部件，并進(jìn)行有限元分析。關(guān)鍵詞：Solidworks機(jī)床設(shè)計(jì)有限元分析筆者公司近期研發(fā)的一款機(jī)床，采用工作臺(tái)固定不動(dòng)，X/Y軸使用十字滑臺(tái)的結(jié)構(gòu)。在加工過(guò)程中，刀具在XYZ三個(gè)方向運(yùn)動(dòng)，從而可以實(shí)現(xiàn)三軸高速運(yùn)動(dòng)，同時(shí)工作臺(tái)可以承載大的負(fù)荷。為了保證機(jī)床具有良好的動(dòng)、靜態(tài)性能，并盡可能減輕其重量，就要進(jìn)行精密的理論計(jì)算。這里將利用Solidworks軟件對(duì)機(jī)床支承件中的橫梁進(jìn)行有限元分析，計(jì)算出該零件的固有頻率和振型。、當(dāng)前常用的有限元分
2、析軟件及其特點(diǎn)目前對(duì)機(jī)械零件進(jìn)行有限元分析一般采用通用有限元分析軟件，如ANSYS、MARC等。它們擁有豐富完善的單元庫(kù)、材料模型庫(kù)和求解器，可以獨(dú)立完成多學(xué)科、多領(lǐng)域的工程分析問(wèn)題。其缺點(diǎn)是幾何建模功能不強(qiáng)，無(wú)法完成復(fù)雜模型的建模，需要通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)接口將建好的模型導(dǎo)入，然后進(jìn)行計(jì)算。但是在模型轉(zhuǎn)換過(guò)程中常常會(huì)出現(xiàn)一些問(wèn)題,特別是復(fù)雜模型導(dǎo)入后會(huì)出現(xiàn)一些面和線的丟失、無(wú)法對(duì)模型中的一些特征進(jìn)行網(wǎng)格劃分等問(wèn)題。所以在模型轉(zhuǎn)換后，要花費(fèi)大量的時(shí)間和精力在有限元軟件中進(jìn)行幾何模型修補(bǔ)工作，這必然導(dǎo)致模型的不一致且增加了額外的工作量。Solid
3、works是世界上第一個(gè)基于Windows開(kāi)發(fā)的三維CAD系統(tǒng)，并且集成了CAE模塊，可以直接對(duì)其生成的幾何模型進(jìn)行有限元分析。由于Solidworks具有強(qiáng)大的參數(shù)化功能，那么在有限元分析中就可以利用該優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行模型的優(yōu)化設(shè)計(jì)。二、機(jī)床橫梁有限元模型的建立和計(jì)算1.建立幾何模型（如圖1）圖12.定義材料屬性機(jī)床橫梁是機(jī)床支承件中的重要部件，其在工作時(shí)承受十字滑鞍、滑枕和主軸頭的巨大壓力，必須具有較高的強(qiáng)度,所以材料選為灰鑄鐵HT300o根據(jù)相關(guān)資料，HT300的質(zhì)量密度為7300；彈性模量為1.43ell；泊松比為0.27。在模型樹(shù)中右
4、鍵單擊模型名稱，在彈出的菜單中點(diǎn)擊【材料】一【編輯材料】命令選項(xiàng)，并在其中定義上述材料屬性。3.定義約束和載荷進(jìn)入Simulation模塊，建立新算例。右鍵單擊夾具，因橫梁是固定在底座上，所以設(shè)定橫梁底面為固定面。裝配線軌，線軌和裝配面之間定義為剛性連接，在線軌的滑塊面上施加載荷，負(fù)載25000N,并疊加重力載荷。4.劃分網(wǎng)格右鍵單擊【網(wǎng)格】一【生成網(wǎng)格】，進(jìn)行網(wǎng)格的定義和劃分，參數(shù)均采用默認(rèn)。橫梁的有限元網(wǎng)格模型如圖2所示。圖2橫梁有限元網(wǎng)格模型5?進(jìn)行有限元計(jì)算右鍵單擊【算例1】?【運(yùn)行】，進(jìn)行分析計(jì)算，結(jié)果如圖3所示。圖形顯示，應(yīng)
5、力在安全范圍內(nèi)。圖3最大變形量除去滑塊面后就是橫梁的中間，變形小于0.007mm,符合設(shè)計(jì)要求。三、機(jī)床橫梁有限元模態(tài)分析結(jié)果對(duì)機(jī)床橫梁有限元模型的求解，一般不需要求出振動(dòng)系統(tǒng)的全部固有頻率和振型，由于低階模態(tài)對(duì)振動(dòng)系統(tǒng)的影響較大，因此本文僅計(jì)算了前4階模態(tài)。固有頻率如表1所示。從計(jì)算結(jié)果可以看出，固有頻率在230Hz以上，該機(jī)床采用BT30刀具，正常工作頻率較低，可知橫梁的剛性基本滿足要求，但還可以進(jìn)一步提高。第一，本文通過(guò)對(duì)機(jī)床橫梁的有限元分析，算出了該機(jī)床零件的前四階固有頻率和振型。通過(guò)振型和動(dòng)畫(huà)顯示可以很直觀地分析機(jī)床橫梁的動(dòng)態(tài)
6、性能，并且找到零件的薄弱環(huán)節(jié)，為機(jī)床支承件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)。第二，本文提出了采用Solidworks軟件對(duì)橫梁進(jìn)行模態(tài)分析的想法，并通過(guò)它實(shí)現(xiàn)了實(shí)體建模和有限元分析計(jì)算的無(wú)縫集成，提髙了有限元分析工作的效率。（作者單位：安徽省鴻慶精機(jī)有限公司）
