数控滚齿机结构广义动态优化设计与研究

【摘要】制造业是国家重要的支柱产业,其发展在较大程度上制约着国家的经济发展。数控滚齿机作为齿轮加工行业的重要装备,体现着一个国家制造业的水平。随着我国十二五规划的稳步推进,国家在海洋、石油、汽车、大飞机以及国防工业等领域投入了更多资源,国内齿轮制造行业也迎来了更大的发展机遇与挑战。本文以数控滚齿机为研究对象,为了提高其齿轮加工的技术水平,以有限元理论为基础对影响数控滚齿机工作稳定性和加工精度的支撑系统进行了结构的静动态分析研究,根据分析结果对结构作了拓扑优化设计,并对结构进行了二次优化设计建模,探求广义动态优化设计理论的应用思路。从结构优化前后的有限元分析对比发现,优化达到了预期目的取得了一定的成果。1、根据有限元基本原理,探究了机床结构广义动态优化设计的理论及研究路线。并以数控滚齿机支撑系统为研究对象阐述了结构广义动态优化设计的具体实现过程。2、利用通用有限元分析软件ANSYS对数控滚齿机的支撑系统主要是床身和立柱进行了静态及模态分析,发现床身和立柱的静态特性较好,材料使用过于保守,可进行减重优化；模态分析结果显示床身和立柱结构的低阶(前五阶)模态固有频率位于机床激振频率范围之内,需要进行结构的全面优化设计。3、通过结构优化分析软件Hyperworks对数控滚齿机立柱进行了结构拓扑优化,并以优化结果为依据利用Pro/E对立柱作了二次设计建模。利用ANSYS软件对结构二次改进设计后的立柱模型进行模态分析,结果显示立柱的低阶模态固有频率有了很大的提高,同时计算表明立柱的体积减小了约32%质量减少了160.6kg,达到了优化的目的。4、通过最后的结论与展望,对本课题作了系统而深入的总结,并指出了相关的问题与不足,为下一步的研究指明了努力方向。通过本课题的研究,提高了数控滚齿机支撑系统的性能,并对结构广义动态优化设计方法应用于机床结构设计领域做了有益尝试。
【作者】常迎杰；
【导师】胡世军；
【作者基本信息】兰州理工大学，机械制造及其自动化，2014，硕士
【关键词】数控滚齿机；有限元；动态；拓扑优化；

【参考文献】
[1]孙伯潇.蒂姆·伯顿惊悚动画电影的审美情趣研究[D].南昌大学,美术学,2014,硕士.
[2]刘东旭.俄白哈关税同盟对新疆外经贸的影响[D].新疆财经大学,国际贸易学,2013,硕士.
[3]郭昊.基于ASP.NET MVC3和jQuery的网站应用开发[D].华中师范大学,物理电子学,2013,硕士.
[4]陈燕和.基于芳炔的方法学探索和Trigonoliimine A的合成研究[D].兰州大学,有机化学,2013,硕士.
[5]许淑红.资产证券化中特殊目的机构的法律问题研究[D].华东政法学院,经济法,2003,硕士.
[6]陈国庆.急慢性病理条件下Notch通路调控肠粘膜屏障功能的作用及机制研究[D].第三军医大学,外科学（专业学位）,2014,博士.
[7]武志峰.差异演化算法及其应用研究[D].北京交通大学,2009.
[8]李智勇,徐浩,肖希,NemkovaAnastasia,余金中,俞育德.全硅基电光调制器研究动向和发展趋势[J].激光与光电子学进展,2014,11:87-93.
[9]廖勇娟.公共服务视域下的学校体育资源开放研究[D].湖南师范大学,体育人文社会学,2013,硕士.
[10]李礼善.韩国学习者汉语语音学习的对比分析及教学方案[D].上海外国语大学,汉语国际教育,2014,硕士.
[11]钱夕元.BH钻探公司仓库管理能力提升研究[D].河北大学,工商管理（专业学位）,2014,硕士.
[12]孙建新.当代中学生个体性学习动机研究[D].首都师范大学,教育,2004,硕士.
[13]余子牛.平面二维数值模型与桥墩壅水问题的研究[D].清华大学,水力学及河流动力学,1996,硕士.
[14]李宠.空间平台量子通信载荷地面检测系统研究与实现[D].宁波大学,通信与信息系统,2013,硕士.
[15]吴健.集成电路系统级ESD防护研究[D].浙江大学,微电子学与固体电子学,2013,硕士.
[16]黄龙.孔子的民本思想对我国社会管理的启示[D].山东大学,中国近现代史基本问题研究,2013,硕士.
[17]田红.表格信息抽取引擎的设计与实现[D].西北师范大学,2004.
[18]曹恒.新城市居民心理健康及生活质量的流行病学研究[D].泰山医学院,流行病与卫生统计,2012,硕士.
[19]杨小强.岩土类边坡稳定性分析及加固设计[D].湖北工业大学,建筑与土木工程（专业学位）,2013,硕士.
[20]张锋.转型时期我国社会弱势群体政治权利关怀[D].华侨大学,马克思主义哲学,2004,硕士.
[21]李红玲.眼镜蛇毒金属蛋白酶激活和损伤内皮细胞的机制研究[D].遵义医学院,药理学,2013,硕士.
[22]余志丹.从“我”到“我们”[D].广东外语外贸大学,英语语言文学,2013,硕士.
[23]徐春华.利用TTI法恢复原始地层厚度实例[J].石油地球物理勘探,1996,01:131-135+166.
[24]王映辉,姜在旸,闫英杰,刘保延,朱建贵,田琳,高荣林,李平,焦拥政.基于信息和数据挖掘技术的名老中医临床诊疗经验研究思路[J].世界科学技术,2005,01:98-105+141-142.
[25]王晓阳.超声波电机转速的神经网络逆控制与解析逆控制研究[D].河南科技大学,控制理论与控制工程,2013,硕士.
[26]塔莉.牛粪有机肥对重茬大豆生育性状及土壤性质影响研究[D].吉林农业大学,土壤学,2012,硕士.
[27]胡典慧.基于PHP的网上辅助教学系统设计与实现[D].东北大学,软件工程,2010,硕士.
[28]王馨敏.中国学生英语短语重音使用情况研究[D].南京大学,英语语言文学,2013,硕士.
[29]才旦卓玛.2012年小麦白粉病菌温度敏感性和遗传多样性的相关性研究[D].青海大学,作物栽培学与耕作学,2014,硕士.
[30]朱明.思博学院学生实习管理系统的设计与实现[D].大连理工大学,软件工程（专业学位）,2012,硕士.
[31]常广,张振乾,王毅.高压断路器机械故障振动诊断综述[J].高压电器,2011,08:85-90.
[32]李敏.燕尾藓属（Bryhnia）和异叶藓属（Kindbergia）基于分子和形态证据的分类学修订[D].华东师范大学,植物学,2014,博士.
[33]陈龙.监控视频运动物体元数据并行提取系统研究[D].华中科技大学,计算机系统结构,2013,硕士.
[34]王铭升.介质流向对调节阀不平衡力及流速的影响[D].宁夏大学,机械工程,2014,硕士.
[35]林壮,段广仁.欠驱动刚体航天器姿态机动滑模控制研究[J].控制与决策,2010,03:389-393.
[36]田萱,刘希玉,孟强.实现Web页面的智能个性化检索[J].计算机工程与应用,2003,01:195-197.
[37]宁德.素质模型及其构建技术研究[D].南京航空航天大学,2005.
[38]李阳,刘艳,刘志波,简水生.基于增强瑞利反馈的单模窄线宽随机激光器[J].物理学报,2015,08:176-181.
[39]顾祖同,李莹.MAX1000分散控制系统及其在浮法玻璃生产中的应用[J].机电一体化.1997(02)
[40]伊玉.可回收磁性材料CoFe_2O_4/GO催化PMS降解染料废水的性能研究[D].东华大学,环境工程（专业学位）,2014,硕士.
[41]萧翠玉.柴胡桂枝汤的临床运用与现代研究[D].湖北中医学院,中医临床基础,2004,硕士.
[42]邓太萍.IRT计时与非计时模型在瑞文标准推理测验应用中的比较研究[D].江西师范大学,基础心理学,2004,硕士.
[43]张晓东,卫晓菁.2013年铁路物流发展回顾与2014年展望[J].中国物流与采购,2014,11:60-63.
[44]耿岚鑫.驾驶员对预警信息的反应特性测试及其在车道偏离预警系统中的应用[D].吉林大学,车辆工程,2013,硕士.
[45]朱杰铭.商业银行实施关系营销战略研究[D].华中师范大学,工商管理（专业学位）,2014,硕士.
[46]周玲玲.无线传感器网络中源位置隐私保护方法研究[D].安徽大学,计算机应用技术,2013,硕士.
[47]谢宏.管件电磁缩径成形的有限元分析[D].吉林大学,材料加工工程,2014,硕士.
[48]张龙.石墨烯/氧化石墨烯基纳米复合材料的光催化性能研究[D].暨南大学,2013.
[49]田梅芳.视听教学法对提高大学生听力理解的作用[D].西北师范大学,课程与教学论,2013,硕士.
[50]罗薇.冠脉临界病变稳定性心绞痛患者体外反搏治疗前后EMPs和sICAM-1的变化及意义[D].广西医科大学,内科学（专业学位）,2013,硕士.