主轴箱动/静/热态特性综合分析与优化

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37l V01.37 No.1至Q! !!!!!! !!! ! ! ! !! !! ! ! ! !! ! ! ! ! ：2Q!主 轴 箱 动 / 静 / 热 态 特 性 综 合 分 析 与 优 化1， 2， 1，1(1.，210094；2.，100191)：，，//。，；耦。耦、，；。5.02%，80%，76.5%，5.6%。，，。：；；；：THl 13.1 ：10059830( 2013) 01008707Compr ehensi Ve anal ysi s and opt i I I I i zat i on f or t hest at i c/dynac/t hermal char act er i s t i cs of head f r ameWang Yul i nl ，Li ao Kai 2，J i n Nal ，Feng Hut i anl( 1.Sc hool of Mechani cal Enneer i ng，NUST，Nanj i ng 210094，Chi na；2.School of Mechani cal Engi neer i ngaI l d Aut omat i on，Bei j i ng Aemnaut i cs and Ast mnaut i cs Uni Ver s i t y，Bei j ing 100191，Chi na)Abst ract：To i mprove t he s t i f mess of t he head f rame and de cr eas e t he i nnuence of i t s de f0at i onand Vi br at i on on t he machi ni ng pr eci s i on，t he s t at i c/dynami c/t heal si mul a t i on and compr ehens i veopt i mi zat i on of t he head f hme.St r uct ur al weakness es i s i dent i f i ed and i mpr oved baSed on t he modelanal ysi s.-11l e t healmechani c al coupl i ng si mul a t i on of t he head f r ame.The t empe r at ur e f i el d，t ot a ldi spl acement and st r ess di st r i but ion of me head f hme ar e obt ai ned，and t he compr ehens i veopt i mi zat i on sol ut i on i s pmposed.The f i r s t - order na t uml fquency of t he opt i mal head f hmei ncr ease s by 5.02%，t he maximum def omat i on de cr ea ses by 80%，and t he maximum s t r essdec r ees by 76.5%，whi l e t he mas s de cr ea ses by 5.6%.The st at i c and dynami c st i f ne ss i ncr eas es。：20120322 ：20120515：( 51105208)；( 2009zx0400117102) ；( 2012T50504)；(20110491426)；(1101082c )：(1981)，，，，：、，E.mai l ：wyl s j tu###126.com。：，，，.//[ J].，2013，37( 1)：8793.：h t t p：//nj l gd) (b.papemnc e.org88 37lal l d t he t hea l s t I.es s aI l d sn ar e i mpmved.Thi s met hod al s o pmvi des a r ef er enc e f or s i mul a t i onand opt i mi zat i on of ot l l e r key pans.Key words：head f jes； st at i c aI l d dyTc char act eri s t i cs；t heml al chct er i s t i c；f i I l i t e el enl ent Ine t l od、、、，，，。，，、。，、 ，，，//。，。，。Wang1。31。、H1。，，，xu。。KimJ。，，、。，耦，，，，。1。ANSYS###，H00，E150GPa，p0.25，p7 350 km3，46.5106 W/(mK) ，11 K，0.528 J/kgK。s ol i d 95，耦10Sol i d 98，4。，6。22.1Bl ock Lanczos。1。 . . . -) 066085 13217 198254 2339033042( ) 99127 165212 231297 297382( a) ( 23 1. 77 Hz)0 029484 058969 088453 117938014742 044227 073711 103195 13268(b)(266.06 Hz)L.-026416 052832 079247 105663 0 039688 079376 119064 158752013208 019614c604 092455 118 l 019844 059532 09922 138908 178596( c) i( 289.24 Hz) (d)(329.10Hz)l，Pr o/E### ；188 // 89；；。，，。，，。2.2，，，。，，。：( a)T”；( b)；( c)；( d)；( e)；( f )、；( g)dl Omm；( h)15 mm。，2，。， 1。1够掺◆◇雷◇2l，，。，，，。，，。，，，。，，( 1) ：( 0c1。Al a2A2a3A3a4A4)( 1) B ( 1)：，Aii，B(i，Ai；，)，，a。i。，0.35，[ al a2 a3 0c4][ 0.4 0.3 0.20.1]， ' 7，1。，( d) 。 37133.1，。，，，，3( a)，1、2、3、4。：、、；：、，。，3( b)，F。%，。、FP2FP3，、，1：Fm2766.2 N，6880。6 Nl ；554.4 NFph205.4 N3，4144.3 NFm405.1 N，617.9 Nl，248.8 N，92.1 N%，682.2 N(a1!H ( h) l：，f33.23.2.1，。、，。1400 W/(m2)；， 80 W，/( m2)，20。3.2.2Ⅳ( 1' 7) ( 2)：(W) ；(W) ；。，：ErMn月 2而 ( 3)：M(Nmm)；n( r /mi n) 。，M15.5 Nm，n3 000 r/l I l i n，95%，：243.5 W。3.2.3，Pal mgr en101：1.04710。M ( 4)：；%；，，MMoML慨 ： r o× 10- ‰ 旌 % <2000 ( 5)眠 2i l o- ‰ ㈠ )们 以 慵 2000MLf LPI dm：，，。(，50，d。40 mm，d。，160 I I l I n，dm4180 mm)(，1)(0.001)；%(，13.33 r/I I I i n)；P。( 4P1。5.42104Pa，P126.61104 Pa，P137.910Pa，P145.42103 Pa)。：200 W/m2；3 981.3 W/m2；%367.2 W/m2；500.6，o3.3耦耦188 // 91。：耦耦。耦，；耦，耦。耦，，耦。，ANsYS###，4( a)。155 18.255 21.5l l 24 766 2802116628 193 2313894 29649( a)29.649。2，；20，20。4( b)，2，0.028舢，40.025 1，；4( c)，2，16.2 MPa。 L- - - - J -( b)4耦( 1)4( c)，，15 MPa，。，。5( a)。25 mm至18 mm。ANSYs###耦，5( b) 。0.013 7 mm，3(a)2，40.003Ⅱ，。，8.7 MPa，7.5 MPa，7.34%。( 2)，3(a)2，至4，至，。；( c)0 304E6E05.912E.122E04152E456E760El 0c.137E( b)L O 218E437E655E874E05109E328E05764E05.3E05(c )，I 莳，I l ( d)f ij f i55( c)，。--- 3715( d)0.009 8mm，2，40.002 mm，7.5 MPa，。611.89 kg619.55 kg，，1.25%。4耦。6( a) ，，，耦。，，，12 Hz。577.44 kg，34.45。5.6%5.02%，。耦。，1529.049，29.0492，。6( b) ，耦(4)，0.028 nun0.005 5 mm，80.36%，40.025 1 I0.004 9 mm，80.46%，，。6( c)，。，，。，16.2 MPa3.80 MPa，76.5%。，，(al Al Ⅱ2。A2d3A3d4A4)pC6D ( 6)：；Ai 、B、CDi、、；0ci 、、①6。，[ d1 a2 a3 a4][ 0.4 0.3 0.20.1] 0.4 0.1 O.3 0.2，。、耦，2。，。 J0 122 E05 245E- 05 367E05 4E- 05612E06 l ；4E05 10605 429E05 55I E05( b)62J-0 122E055E.367E05 090E05612E0684Ef306E05 429E05 551E05( c)188 // 935，耦，，5.6%，、，，//。( 1)；耦0.028 mm，16.2 MPa，0.019 mm，3.6 MPa。2，2。( 2)，，，5.02%，80.36%，76.5%，5.6%，。：[ 2][ 3]，，，.[ J ].，2000，24( 3)：257259.Chu Zhi yuan，Yang Guol ai ，Zhang Li f ang，et a1.A f i nit eel ement anal ysi s of t he huU of an overs ea t mwl boatunder gun shoot i ng[ J ].Joumal of Nanj i ng uni vers i t yof Sci ence and Technol ogy，2000，24( 3) ：257259.Wang Yul i n，Ji n Na，Li ao Ka i，e t a1.Ana l ysi s andopt i mi z at i on of t he s t at i c and dynami c chc t e st i c s ofhead f r ame[ J].Advanced Mat e r i al s Res ea rch，2012，418420.20552059.，，，.[ J ].，2010，34( 4)：528532.Hou J i an，Ke Xuewei ，Wei Pi ng，e t a1.Dynamic des i gnf or ammuni t i on swing devi ce of l ar ge ca l i be r shi p gun[ J] .Joumal of Nanj i ng uni vers i t y of Sci ence andTechnol og)，2010，34(4)：528532.[4]，，，.[ J].，2008，44( 5)：152159.Dai Lei，Guan Zhenqun，Shan Jun，et a1.3Dpar amet er i zed s hape opt i mi zat i on desi gn f or machi net ool mechani s m[ J ].Chi nes e Joumal of Mechani calEngi neer i ng，2008，44( 5) ：152159.[5]，，，.[ J].，2009，41( 9) ：164168.Lai Yi nan，You Bindi，Song Yi xi n，e t a1.Fuzzy f i mt ee l ement opt il l l i zati on of col i ca t ed r r lechal l i cal stⅢct u r e[ J ].Journa l of Ha i n I ns t it ut e of 1kl l nol ogy，2009，4l( 9)：164168.[ 6] ，，，.BP[ J] .，2002，32( 4)：594597.Ma0 HLul，s un Qinghong，chen NaI l ，et a1.Dynar I l i c op.t i r Il iz a t i on of l arpans of chi ne tbased on BPneurm net work mode[ J ].Joumal of sout he as t uni ve r si t y(Na t ur a l Sci ence Edi t i on)，2002，32( 4)：594597.[ 7] xu Min，J i ang s huyun，cai Yi ng.An impmved t hea1model f or machi ne t ool bengs[ J ].I nt emat i onalJoumal of Machi ne T00l s and Manuf actur e，2007，47(1)：5362.[ 8] l ( i m J J，J eong Y H，cho D w.ml a l behavi or of amachi ne t ool equi pped wi t h l i near r not ors [ J ].Int ema t i ona l Joumal of Ma cl l i ne 1l s and Manu f l ct ur e.2004，44：7 49758.[ 9] ，.[ J ].，2010，44( 1)：3840.Ying)i nuan，Haol i n.FEA of t l l eal chaLact er i st i csf or cNc rr Hchi ne spi ndl e s ys t em[ J].Tbol Ennee r i ng，10，44( 1) ：38.[ 10].[M].：，1982.