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1、M a s t e r SD e g r e eD i s s e r t a t i o nT h eD y n a m i cC h a r a c t e r i s t i c sA n a l y s i sa n dO p t i m i z a t i o nD e s i g no fD o u b l eS p i n d l e sL a p p i n ga n dP o l i s h i n gm a c h i n eB y物阢n h a nS u p e r v i s o r ：P r o f J i a nX i n g d o n gA s s o c i
2、a t eP r o f S h iQ i n g c h u nM a j o r ：M a c h i n e r yD e s i g n & T h e o r yN a n ji n gA g r i c u l t u r a lU n i v e r s i t yA p r , 2 0 1 206咖J qiiii_6洲32iUI原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意
3、识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者( 需亲笔) 签名：哥夫茜加) - 年年月f ( 日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权南京农业大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编学位论文。保密口，在年解密后适用本授权书。本学位论文属于不保密日。( 请在以上方框内打“”)学位论文作者( 需亲笔) 签名：亏丈蒸I导师( 需亲笔) 签名：和加l 乙年千月f7 日矽胆年笋月厂罗日目录目录摘要IA b s t
4、 r a c t 一I I第一章绪论l1 1 本课题的研究背景及意义11 2 机床动态特性研究现状l1 2 1 机床动态特性概述I1 2 2 机床动态特性的研究内容21 2 3 机床动态特性的研究方法31 2 4 机床动态特性国内外研究发展现状”41 3 课题的研究内容和方法61 3 1 双轴精磨抛光机简介61 3 2 本课题的研究内容和方法61 4 本章小结7第二章结构动力学分析及试验模态分析的理论82 1 引言82 2 结构动力学分析理论一动力学运动方程8 2 3 试验模态分析理论l O2 3 1 模态参数的识别1l2 3 2P o l y M A X 模态识别方法介绍- 1 22 4 本
5、章小结1 3第三章双轴精磨抛光机结构与三维建模1 43 1 引言一1 43 2 机床床身结构介绍1 43 3 基于P r o E 的机床设计1 63 3 1E x p e r t F r a m e w o r k 简述1 63 ，3 。2E x p e r tF r a m e w o r k 的启用1 63 3 - 3E x p e r tF r a m e w o r k 的使用163 3 。4 双轴精磨抛光机床身的建模2 03 4 本章小结2 2第四章双轴精磨抛光机的动态特性分析。2 34 1 引言2 34 2 有限元分析理论及有限元软件A N S Y S 简介2 34 2 1 有限元
6、分析基本理论2 34 2 2 有限元软件A N S Y S 简介2 44 3 机床模态分析概述2 64 4 双轴精磨抛光机床身的模态分析2 6双轴精磨抛光机动态特性分析及优化设计4 4 1 采用A N S Y SW o r k b e n c h 的床身模态分析2 74 - 4 _ 2 采用A N S Y S 的床身模态分析3 04 4 3 对比A N S Y SW o r k b e n c h 和A N S Y S 的分析结果3 24 5 床身谐响应分析3 44 5 1 机床动态特性的评价3 44 5 2 谐响应分析过程及结果处理一3 54 6 本章小结3 7第五章双轴精磨抛光机床身的试验
7、模态分析一3 85 1 引言3 85 2 试验仪器3 85 2 1 试验仪器介绍3 85 2 2 试验仪器的连接3 95 3 试验方法3 95 3 1 被试结构的支撑方式3 95 3 2 激振方式的选择4 05 3 3 测试频段的选择4 15 3 4 测点的布置及几何建模4 25 4 模态试验4 35 4 1 试验过程4 35 4 2 试验结果分析4 55 5 本章小结4 6 第六章双轴精磨抛光机床身的结构优化一4 76 1 引言4 76 3 床身的优化分析4 76 3 1G D O 法( 目标驱动优化法) 4 86 3 2 床身槽型钢型号优化结果分析5 16 3 1 3 床身结构优化分析5
8、36 3 4 焊接接头的优化”5 6 6 4 本章小结5 9第七章结论与展望6 07 1 主要工作与结论6 07 2 有待进一步研究的问题6 1参考文献6 2致谢一6 5攻读学位期间发表的学术论文目录6 7摘要双轴精磨抛光机动态特性分析及优化设计摘要近几十年来，在光学零件；0 。- Y - 机床有了飞快发展的同时，现代制造企业对其提出越来越高的要求：一方面要求机床有愈来愈高的加工性能，另一方面要向着轻量化、成本低的方向发展。由于受到理论分析和测试实验手段落后的限制，机床结构的设计计算主要沿用传统的结构强度为主的设计方法，对机床的动态特性考虑较少，导致的设计结果是具有较大安全系数的机床结构，这种
9、结构通常尺寸和重量较大，但结果既不能发挥材料的潜力，也不能改进结构的动态特性，所以本文将从机床的动态特性方面考虑机床的设计。本文以某光学机械公司生产的某型号双轴精磨抛光机为研究对象，在P r o E 环境下对机床整机进行三维建模，其中对机床床身采用了E x p e r tF r a m e w o r k 方法建模，实现了机床的参数化设计；同时运用有限元分析技术，在A N S Y S 环境下建立机床床身的有限元计算模型，对机床床身进行模态分析，得到了固有频率及主振型结果；在模态分析的基础上对床身进行了谐响应分析；采用锤击法对机床床身进行动态响应试验，对比试验测试数据和有限元计算结果分析，验证了
10、床身有限元模型的合理性，表明本文采用的研究方法恰当，建立的理论计算模型正确，并对误差原因进行了讨论：结合理论分析结果和动态试验分析结果，对机床床身结构提出优化改进的建议。本文研究的床身是机床的一个重要基础部件，床身动态特性直接影响到机床的加工精度，床身由一系列槽型钢焊接而成，焊接的位置和结构对床身动态特性有着很大的影响。合理选择槽型钢型的型号并优化床身的结构，在不降低刚度和强度的前提下，强化理论分析以及模态试验中找出的薄弱环节，削弱对床身动态特性影响不大的床身结构环节，保证床身满足设计所需要的抗振性能，最终实现了节约材料、降低生产成本的目的，完成了床身的轻量化设计。本论文紧贴生产实际，将C A D C A E 应用于机床结构优化设计过程，
