便携式机床卡环有限元分析和结构优化.pdfVIP

DesignandResearch设计与研究 便携式机床卡环有限元分析与结构优化 罗生梅① 杨德宇② (①兰州理工大学数字制造技术与应用省部共建教育部重点实验室，甘肃 兰州 730050； ②兰州理工大学机 电工程学院，甘肃 兰州 730050) 摘 要 ：针对卡环承载状况和结构特点，运用有限元优化设计方法 ，建立了卡环的有限元分析模型，进行了静 态和模态分析 ，分别给 出了卡环等效应力和位移云图，卡环前4阶固有频率、相应振型描述和模态位 移云图，并对其重要设计参数进行 了全局灵敏度分析。在此基础上 ，以卡环整体质量最小为 目标 ，确 定了重要设计参数的最优值，最终得到符合工程应用要求的卡环结构形状。 关键词 ：有限元分析 优化设计 Pro／MECHANICA 卡环 中图分类号 ：TP391．7 文献标识码 ：A Finiteelementanalysisandstructureoptimizationoftheclaspofportablemachine LUO Shengmei ，YANG Deyu (①KeyLaboratoryofDigitalManufacturingTechnologyandApplication，MinistryofEducation， LanzhouUniversityofTechnology，Lanzhou730050，CHN ； ②SchoolofMechanicalandElectronicalEngineering，LanzhouUniversityof Technology，Lanzhou730050，CHN) Abstract：Accordingtotheloadconditionsandstructureoftheclasp，thefiniteelementmodel(FEM)ofwhichis establishedbymeansoffinite elementmethod．Then，basedon the staticandmodalanalysisofthe clasp，thecontoursofyonstressanddisplacement，thefirstfournaturalfrequencies，modeshapesand modaldisplacementcontoursoftheclasparepresented．Inaddition，theglobalsensitivityanalysisofthe importantdesignparametersisanalyzed．Finally，theoverallqualityminimum oftheclaspistakenasan objective，theoptimalvaluesofimportantdesignparametersaredeterminedandthestructureofclasp suitableforengineeringapplicationrequirementsisobtained． Keywords：FiniteElementAnalysis；OptimizationDesign；Pro／MECHANICA；Clasp 便携式密封面镗铣床 ¨是为解决大型压力容器 与传统机床相比，卡环相当于床身，而床身等支承 法兰密封面和密封槽的在线修复难题而开发的专用数 件是机床重要的基础件 ，其静、动态特性直接影响机床 控机床 。该机床通过卡盘／孔径适应环 (卡环)四周的 的加工精度及精度稳定性；同时考虑到在线加工时机 胀紧螺钉固定于待加工的法兰