机床横梁变形计算有限元分析(附件)
随着机械行业的快速发展，对于零件的精度要求越来越高，而这个要求就需要机床的加工精度必须要跟上要求，我们则需要研究怎么才能提高机床的加工精度。而横梁是大型数控机床的关键部位，横梁的动态力学性能完全影响着机床的加工精度。所以说分析横梁的力学性能非常重要。本课题主要研究内容如下（1）通过Solidworks建立横梁的三维模型，观察其结构和主要参数；（2）分析横梁加工的受力情况，分析工作载荷，为有限元分析做好准备；（3）对横梁进行有限元分析，观察其结构和优缺点；关键词 机床横梁，有限元分析，结构设计
目录
第一章 绪论 1
1.1研究课题的背景及意义 1
1.2国内外研究现状 2
1.3研究的内容与目的 3
第2章 机床横梁结构 4
第3章 横梁力学模型建立和载荷 10
3.2 横梁加工受力模型 11
3.2.1 龙门加工中心横梁的载荷分析 11
第4章 龙门机床横梁有限元分析 16
4.1有限元理论及ABAQUS 16
4.1.2 有限单元法基本要素 16
4.2有限元分析步骤 19
4.3横梁的分析 20
4.4横梁有限元分析载荷 22
4.5求解的结果 22
4.6本章小结 25
第5章 机床横梁的有限元模态特性分析 26
5.1横梁有限元模态特性分析概述 26
5.2模态分析原理 26
5.3有限元模态分析步骤 26
5.4横梁模态分析 26
5.5本章小结 30
总结 30
致谢 32
参考文献 33
第一章 绪论
1.1研究课题的背景及意义
1.1.1研究课题背景
现在我们正在对技术和产品进行快速发展，产品要求精度和精度以提高只需要机械加工的加工，物品足够高以保证精度，精度。 现在重要的是这个主题是横梁，分析的机器。
现在切削加工的代表性机械是数控机床，数控机床的加工零件的精度就能看出现在切削行业的现状。近年来，我国的低等级数控机床基 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
本上实现了自给。大多数重型数控机床仍然是从国外进口的。这些重型机床的价格是中国同类机床价格的三到五倍。据我的调查我国的低档数控机床大多数都已经能够实现自给自足，但是对于重型的数控机床还不能做到，大多数都是靠国外进口，而这些进口的机床价格是我们国内同类型的数控机床的三五倍。现在的主流装备是大型数控加工中心，应用越来越广，需求也是越来越大，因为西方国家吧这一类产品作为重要的战略的物资，基本做不到引进技术在进行消化吸收，而且在对我国出口的限制也越来越苛刻，《国家长期科学和技术发展规划纲要（20062020年）》把“高档数控机床与基础制造装备”加入12个重大专项之一：同时在“高档数控机床与基础制造装备”中，重点指出重要支持关键共性技术[1]。研究出可以制造出高精度和高效率的龙门机床，为做高精度的新产品做好保证，将中国的制造水平提高一个新的水平。
横梁是数控机床的关键部件之一。它起着连接滑动座和滑动鞍座等关键部件的作用。梁的静态和动态力学性能将直接影响产品的质量和精度[2]。本文将分析横梁的力学性能。
1.1.2研究的意义
在整个机床结构中，横梁有非常重要的作用。
从设计机床的角度出发，在加工过程中我们要能够确保机床的受力变形在规定的范围中。龙门机床梁的受力结构模型与两侧简支梁形式相似。梁的变形主要是由于机床结构本身的重力和加工过程中的切削力。在静止情况中横梁会因为本身的重量而造成弯曲变形，当横梁上的滑枕部件从一端滑移到另一端会引起横梁的变形；从机床的布局角度看，横梁牵引着滑枕，滑枕依附着横梁行动，因为是悬挂在横梁上所以他的收到的力会相互作用，这股力会引起横梁扭曲变形[3]。除去这些力，机床在工作时会受到切削反力，这些力合起来会使横梁产生变形，这些变形让机床在加工时反生反作用导致精度下降，产品质量自然也就降下去了。
本文主要研究这些力并分析他们。
1.2国内外研究现状
1.2.1国内外力的分析研究现状
有限元法主要应用于国内外机床的静、动态研究中。王艳庆研究并比较了大型四轴加工中心的五个梁结构，然后通过有限元分析，用有限元分析了这四种横梁的力，并且比较了他们变形情况，找到同样的情况下只要变形情况最小的结构[4]。
东南大学的张建润、卢熹通过对动态的测试发现了一股数据，他们把这种特性参数用到了仿真模型中，通过模型的精度得到提高发现了可行性，在加工中心加工时存在的共振情况用谐振阻尼器进行改良，他们把谐振阻尼器添加到机床的附属的设备中 [5]。
哈尔滨理工大学的周德帆用有限元软件ANSYS对龙门机床横梁部分结构进行了分析。通过分析他们发现，梁在自身重力作用下的总变形和切削力的大小，从这些变形中找到了横梁的刚度和刀具的位移，一个人的缺点只会暴露给最亲密的人、厌倦，就是一个人吃完盘子里的食物后对盘子的感情，他对这些结果进行了分析，这些结果为改进横梁起到了十分有力的依据[6]。
美国国家标准技术研究所施密茨和美国天主教大学G.探索横梁然后知道了机床的在控制的结合面有很大的联系，他们从结果中知道了机床的力学性能的好坏，他们从这些结果中知道了机床的性能 [7][8]。
西班牙的 M.Zatarain 用有限元法分析了机床的特点并对他们进行了比较，对他们动态进行分析得到了一种奇特的结果，他们发现在动态的时候会出现谐响应，他对这些结果进行分析，他得到了一种神奇的曲线叫做谐响应曲线，他对这个结果进行了好几种有限元的软件进行证明，得到了足够的证明条件[9]。
目录
第一章 绪论 1
1.1研究课题的背景及意义 1
1.2国内外研究现状 2
1.3研究的内容与目的 3
第2章 机床横梁结构 4
第3章 横梁力学模型建立和载荷 10
3.2 横梁加工受力模型 11
3.2.1 龙门加工中心横梁的载荷分析 11
第4章 龙门机床横梁有限元分析 16
4.1有限元理论及ABAQUS 16
4.1.2 有限单元法基本要素 16
4.2有限元分析步骤 19
4.3横梁的分析 20
4.4横梁有限元分析载荷 22
4.5求解的结果 22
4.6本章小结 25
第5章 机床横梁的有限元模态特性分析 26
5.1横梁有限元模态特性分析概述 26
5.2模态分析原理 26
5.3有限元模态分析步骤 26
5.4横梁模态分析 26
5.5本章小结 30
总结 30
致谢 32
参考文献 33
第一章 绪论
1.1研究课题的背景及意义
1.1.1研究课题背景
现在我们正在对技术和产品进行快速发展，产品要求精度和精度以提高只需要机械加工的加工，物品足够高以保证精度，精度。 现在重要的是这个主题是横梁，分析的机器。
现在切削加工的代表性机械是数控机床，数控机床的加工零件的精度就能看出现在切削行业的现状。近年来，我国的低等级数控机床基 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
本上实现了自给。大多数重型数控机床仍然是从国外进口的。这些重型机床的价格是中国同类机床价格的三到五倍。据我的调查我国的低档数控机床大多数都已经能够实现自给自足，但是对于重型的数控机床还不能做到，大多数都是靠国外进口，而这些进口的机床价格是我们国内同类型的数控机床的三五倍。现在的主流装备是大型数控加工中心，应用越来越广，需求也是越来越大，因为西方国家吧这一类产品作为重要的战略的物资，基本做不到引进技术在进行消化吸收，而且在对我国出口的限制也越来越苛刻，《国家长期科学和技术发展规划纲要（20062020年）》把“高档数控机床与基础制造装备”加入12个重大专项之一：同时在“高档数控机床与基础制造装备”中，重点指出重要支持关键共性技术[1]。研究出可以制造出高精度和高效率的龙门机床，为做高精度的新产品做好保证，将中国的制造水平提高一个新的水平。
横梁是数控机床的关键部件之一。它起着连接滑动座和滑动鞍座等关键部件的作用。梁的静态和动态力学性能将直接影响产品的质量和精度[2]。本文将分析横梁的力学性能。
1.1.2研究的意义
在整个机床结构中，横梁有非常重要的作用。
从设计机床的角度出发，在加工过程中我们要能够确保机床的受力变形在规定的范围中。龙门机床梁的受力结构模型与两侧简支梁形式相似。梁的变形主要是由于机床结构本身的重力和加工过程中的切削力。在静止情况中横梁会因为本身的重量而造成弯曲变形，当横梁上的滑枕部件从一端滑移到另一端会引起横梁的变形；从机床的布局角度看，横梁牵引着滑枕，滑枕依附着横梁行动，因为是悬挂在横梁上所以他的收到的力会相互作用，这股力会引起横梁扭曲变形[3]。除去这些力，机床在工作时会受到切削反力，这些力合起来会使横梁产生变形，这些变形让机床在加工时反生反作用导致精度下降，产品质量自然也就降下去了。
本文主要研究这些力并分析他们。
1.2国内外研究现状
1.2.1国内外力的分析研究现状
有限元法主要应用于国内外机床的静、动态研究中。王艳庆研究并比较了大型四轴加工中心的五个梁结构，然后通过有限元分析，用有限元分析了这四种横梁的力，并且比较了他们变形情况，找到同样的情况下只要变形情况最小的结构[4]。
东南大学的张建润、卢熹通过对动态的测试发现了一股数据，他们把这种特性参数用到了仿真模型中，通过模型的精度得到提高发现了可行性，在加工中心加工时存在的共振情况用谐振阻尼器进行改良，他们把谐振阻尼器添加到机床的附属的设备中 [5]。
哈尔滨理工大学的周德帆用有限元软件ANSYS对龙门机床横梁部分结构进行了分析。通过分析他们发现，梁在自身重力作用下的总变形和切削力的大小，从这些变形中找到了横梁的刚度和刀具的位移，一个人的缺点只会暴露给最亲密的人、厌倦，就是一个人吃完盘子里的食物后对盘子的感情，他对这些结果进行了分析，这些结果为改进横梁起到了十分有力的依据[6]。
美国国家标准技术研究所施密茨和美国天主教大学G.探索横梁然后知道了机床的在控制的结合面有很大的联系，他们从结果中知道了机床的力学性能的好坏，他们从这些结果中知道了机床的性能 [7][8]。
西班牙的 M.Zatarain 用有限元法分析了机床的特点并对他们进行了比较，对他们动态进行分析得到了一种奇特的结果，他们发现在动态的时候会出现谐响应，他对这些结果进行分析，他得到了一种神奇的曲线叫做谐响应曲线，他对这个结果进行了好几种有限元的软件进行证明，得到了足够的证明条件[9]。
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