高速轧辊磨床微进给机构动力学分析VIP免费

第14卷第6期2007年12月工程设计学报JournalofEngineeringDesignVoI．14No．6Dec．2007高速轧辊磨床微进给机构动力学分析顾伟彬，姚振强，胡俊(上海交通大学机械与动力工程学院，上海200030)摘要：以高速轧辊磨床微进给机构为研究对象，利用HYPERMESH建立各零部件的有限元模型，并在ANSYS中采用弹簧阻尼器单元COMBINl4建立各结合部的动力学模型，从而建立微进给机构整体有限元模型，进行了模态分析和谐响应分析，得到微进给机构前lo阶模态，识别了微进给机构的薄弱环节，从而为微进给机构的设计改进提供依据．关键词：轧辊磨床，微进给机构；有限元法；动力学分析中图分类号：THl22文献标识码：A文章编号：1006—754X(2007)06一0460—04Dynamicanalysisofmicro—feedmechanisminhigh—speedrOllergrindingmachineGUWei七in，YA0Zhen—qiang，HUJun(SchoolofMechanicalEngineering，ShanghaiJiaotongUniversity，Shanghai200030，China)Abstract：Bytakingmicro—feedmechanismofhigh—speedrollergrindingmachineastheobject，theoverallfiniteelementmodelwasestablished．Intheabovemodel，thefiniteelementmodelofcomponentswasestablishedinHYPERMESH，andsp“ng—damperelementCoMBINl4inAN—SYSwasadoptedtobuildthedynamicmodelsofeachjoint．Furthermore，modalanalysisandharmonicresponseanaIysiswerecarriedoutandthefirsttenfrequenciesandmodeshapeswereobtained．Theweakpointsofmicro—feedmechanismwereidentified，whichprovidedevidencefortheoptimizationdesignofthisstructure．Keywords：r01lergrindingmachine；micro—feedmechanism；FEM；dynamicanalysis高速轧辊磨床是现代工业生产中一种不可缺少的重要的生产设备，主要用于冶金、造纸等行业．作为高速轧辊磨床的重要组成部分，其进给机构在磨削过程中要作连续或断续的运动，并受到砂轮等高速转动部件的不平衡惯性力的影响．因此，进给机构动态性能的好坏直接关系到高速轧辊磨床的加工精度以及精度稳定性．高速轧辊磨床微进给机构由底座、砂轮架、闭式静压导轨、滚珠丝杠、电主轴和砂轮等部分组成．各零部件之间由多种不同类型的结合部进行连接，组成一个非常复杂的动力学系统．单纯对各零部件进行分析无法全面反映微进给机构的性能，只有进行整机的动力学分析才能够准确预测结构整体的动态特性，从而为改进设计提供正确的指导意见[1]．本文以高速轧辊磨床微进给机构为研究对象，利用有限元法对其进行理论建模，并进行动力学分析，识别出微进给机构的薄弱环节与共振区域，为微进给机构的设计改进提供依据．1高速轧辊磨床微进给机构有限元模型的建立1．1结构模型的简化与网格划分有限元模态分析和谐响应分析主要与结构总体的质量和刚度分布有关，要求模型能够反映正确的固有频率以及相关振型即可．因而，在建模时忽略了零件上小的螺栓孔、油道、油孔以及结构结合处的倒圆和倒角，这样既减少了建模工作量，又能够保证分收稿日期：2007一06—12．基金项目：上海市科委产学研重大科研项目(05dzllc04)．作者简介：顾伟彬(1983一)，男，江苏苏州人，博士生，从事超精密加工工艺及装备研究，E—mail：weibin—gu@sjtu．edu．cn．万方数据第6期顾伟彬，等：高速轧辊磨床微进给机构动力学分析析结果的准确性．本文采用自动划分和人工干预相结合的方法对各零件进行网格划分．这些零件形状均比较规则，故采用六面体等参网格单元进行建模．所建有限元模型的单元总数为114873个，其中包括114717个SOLID45单元和156个CoMBINl4单元．1．2结合部的建模微进给机构中采用螺栓、导轨、轴承等联接方式将各个零部件联接在一起，构成复杂的动力学系统．这些零部件之间相互结合的部位称为结合部．当这些结合部受到由砂轮不平衡质量所引起的动载荷作用时，结合面间会产生多自由度、有阻尼的微幅振动，从而使结合部有可能表现出既有弹性又有阻尼、既储存能量又消耗能量的“柔性联接”的特性．这种特性将对结构整体的动态性能产生显著影响，表现为使结构整体刚度降低、阻尼增加，从而导致结构固有频率降低，振动形态复杂化[2]．因此...