基于有限元分析的纳米级微进给工作台的设计
课程设计--X-Y数控进给工作台设计

课程设计--X-Y数控进给工作台设计目录一前言 (3)二课程设计的目的、意义及要求 (4)(一)课程设计的目的、意义 (4)(二)课程设计的要求 (4)三课程设计的内容 (5)(一)课程设计的题目 (5)(二)课程设计的内容 (5)四数控系统总体方案的确定 (6)五机械部分设计 (7)(一)工作台外形尺寸及重量初步估算 (7)(二)滚动导轨副的计算、选择 (8)(三)滚珠丝杠计算、选择 (9)(四)电机的选择 (12)(五)联轴器的选择 (13)(六)光电编码盘的选择 (13)(七)光电开关、接近开关的选择 (13)六控制系统部分设计 (14)(一)面板的布置图 (14)(二)操作面板功能介绍 (14)(三)控制系统选用芯片介绍······················································ (14)(四)芯片地址 (15)(五)电动机控制原理 (15)(六)键盘接口电路分析 (16)(七)光电编码盘辨向电路 (16)七程序流程图 (17)(一)主程序流程图 (17)(二)自动运行流程图 (18)(三)限位开关中断流程图 (19)(四)回零键流程图 (19)八参考文献 (20)一前言装备工业的技术水平和现代化程度决定着整个国民经济的水平和现代化程度 ,数控技术及装备是发展新兴高新技术产业和尖端工业的使能技术和最基本的装备 ,又是当今先进制造技术和装备最核心的技术。
基于有限元分析的机械结构优化设计

基于有限元分析的机械结构优化设计在当今制造业的发展中,机械结构的设计发挥着重要的作用。
为了提高机械结构的性能和效率,广泛采用有限元分析作为优化设计的基础工具。
有限元分析作为一种先进的分析和计算方法,可以预测和评估机械结构在各种工作条件下的性能,从而指导结构设计的优化。
有限元分析通过将机械结构划分为有限数量的节点和元素,并利用节点和元素之间的连接关系来建立数学模型。
然后,通过求解这个数学模型,可以获得机械结构的应力、变形、振动等重要参数。
基于这些参数,可以对机械结构的性能进行全面评估,并找出问题所在,提供优化设计的依据。
在机械结构的优化设计过程中,有限元分析可以用于寻找最佳的结构形状、材料选择、尺寸设计等方面。
首先,在结构形状方面,有限元分析可以通过修改结构的外形来寻找最优结构。
例如,通过调整支撑结构的形状,可以降低结构的重量和应力集中程度,增加结构的强度和稳定性。
其次,在材料选择方面,有限元分析可以通过对不同材料的力学性能进行分析,从而确定最佳材料。
例如,通过比较不同金属材料的应力-应变曲线和破坏强度,可以选择最适合特定工作条件的材料。
最后,在尺寸设计方面,有限元分析可以通过调整结构的尺寸来实现性能的最佳化。
例如,通过改变结构中不同部分的尺寸,可以达到最佳的应力分布和变形控制。
除了以上三个方面,有限元分析还可以用于辅助机械结构的优化设计。
例如,通过有限元分析可以优化结构的拼接和焊接方式,以提高结构的刚度和强度。
此外,有限元分析还可以在结构设计中考虑温度变化、疲劳寿命等其他因素,并进行相应的优化。
总的来说,有限元分析为机械结构的优化设计提供了一种科学、高效和可靠的方法。
然而,有限元分析在机械结构的优化设计中也存在一些局限性。
首先,有限元分析需要建立精确的数学模型,对结构的几何形状、边界条件、材料性质等要求较高。
其次,有限元分析的计算过程需要大量的计算资源和时间,特别是在结构复杂、计算精度要求高的情况下。
基于有限元分析的盾构掘进机台车优化设计

优 化 效 果 , 对 于 工 程 实 际 中常 出现 的 多 目 但 标 。 约束 条 件 问题 则 存 在 数 学 模 型难 以建 多
凿 岩 机 械 气 动 工 具 ,0 0 2 2 1()
接 而 成 , 择 梁 单 元 (em ) 台 车 进 行 有 选 ba 4 对
1
限元 分 析 。在 建 模 过 程 中 , 去掉 了一些 薄 壁 板 、细杆等 对计算 结果影 响不 大的 因素 。 Ba em4是 一 种 可用 于 承受 拉 、 、 、 的单 压 弯 扭 轴受 力 单 元圈 。这 种单 元 在每 个 节 点上 有 六 个 方 向 的 自由度 :、 、 个 方 向 的线 位 移 , 三 , 和绕 , , 个轴 的 角位移 。本 单 元 的定 义 Y 三
基 于有 限元 分析 的盾构 掘进 机 台车优 化设计
吴 遁 , 毅 敏 2刘 玉 江 , 文 华 夏 , 刘
济南 200 ; 50 2 (. 1 中铁 十 四局 集 团有 限公 司 隧 道 分 公 司 , 山东 2中南 大 学 机 电 工 程 学 院 , 南 . 湖 长沙
40 8) 10 3
立及 计 算复 杂 。 于推广 应 用 等 问题【 难 ” 。鉴 于
此 . 文利 用 有 限元 分析 软 件 A S S 00对 本 N Y 1.
台车 进行 结 构 静 力 分 析 . 此 基 础 上 提 出并 在
校验 了结构 优化 设计 方 案 。
施 工 中得 到 了越 来越 广 泛 的应用 。台车是 盾
单 元 座 标 系 下 轴 的转 角变 量 ()绕 轴 ,
( 单元 座标 系下 ) 转 惯性 矩 ( X) 材 料 属 扭 I 及 X 性 。这 次选取 用作 台车整体 分析 的有 三种 型
精密卧式加工中心齿盘式分度工作台设计-数控机床毕业设计

本科毕业设计(论文) I精密卧式加工中心齿盘式分度工作台设计摘要:本文以数控机床为应用平台,通过研究分度工作台的基本原理,结合数控技术,液压原理,机械传动及工程力学等知识,对数控机床工作台进行了设计,来实现对尺寸较大、精度要求较高零件进行圆周面分度加工和工艺处理。
本文设计出了主要应用于数控卧式加工中心的液压数控机床齿盘式分度工作台,为了提高工作台精度和刚度,稳定性,本设计中工作台采用端齿盘式分度装置。
它的传动部分主要有:伺服电机、联轴器、蜗杆蜗轮传动、齿轮传动、液压传动、端齿盘传动。
其余部分主要由工作台端面、分油轴、液压系统、光电感应开关、支架和滑座及箱体等部分组成。
它能承受很大的外载,定位刚度好,精度保持稳定性好,可提高加工效率,能够由数控系统控制使工作台自动完成分度并定位夹紧。
此工作台采用端齿盘夹紧装置,定位精度高具有正确对中的能力,啮合时不需要再找中心,并可进行间隙消除和工作台锁紧定位,是一种很实用的加工传动部件。
它具有高互换性和高耐磨性,经济效益好,现已在数控卧式加工中心中得到广泛应用。
关键词:分度工作台;端齿盘;齿轮蜗杆传动;液压本科毕业设计(论文) II Tooth disk indexing table designof precision horizontal machining centerAbstract:NC machine tool for the application of this article to the platform, by studying basic principles of indexing table, combined with numerical control technology, principles of hydraulic, mechanical and engineering mechanical knowledge, the CNC machine tool working platform has been designed to achieve a larger size, high precision parts for circular surface processing and process handling. This designed mainly for hydraulic CNC machine tool of numerical control boring lathe and machining center of teeth dividing table, in order to improve the accuracy and rigidity of table, stability design of teeth dividing table used in this device. Transmission parts of it are: hydraulic motor, worm gear drive, gear drive, end tooth disk drive and hydraulic drive unit. Mainly by the end of table, the rest centre axle, hydraulic system, micro switch, brackets, and base and box parts. It can withstand a great deal of external loads, locate good rigidity, precision remains good, to improve processing efficiency, can be controlled by CNC system keeping the table automatically indexing and positioning and clamping. This table end tooth disk clamp device, high positioning accuracy has the ability to correctly, mesh does not need to find the Centre, and may carry out clearance and worm gear to intensify the elimination, is a very practical tool for processing. It has a high exchange and high wear resistance, good economic returns, and will widely application in CNC machine tool.Key words:Indexing workbench; Tooth disc; Gear worm transmission; hydraulic本科毕业设计(论文) III目录第1章数控机床概述 (1)1.1数控机床的基本概念 (1)1.1.1什么是数控机床 (1)1.1.2数控机床的产生 (1)1.2数控机床的发展史 (2)1.2.1数控机床的发展 (2)1.2.2发展数控机床的原因及特点 (3)1.3国内外数控技术发展现状和趋势 (5)1.3.1高精度化 (5)1.3.2高可靠性 (5)1.3.3高柔性化 (5)1.3.4复合化 (6)1.3.5高速度化 (6)1.3.6制造系统自动化 (7)第2章数控机床的机械结构 (8)2.1数控机床的构成及分类 (8)2.1.1数控机床的构成 (8)2.1.2功能及特点 (8)2.2数控机床的分类 (10)2.2.1按控制系统的特点分类 (10)2.2.2按执行机构的伺服系统类型分类 (11)2.2.3按数控装置类型分类 (12)2.2.4按功能水平分类 (13)2.3典型的数控机床 (15)2.3.1数控车床 (15)2.3.2数控铣床 (15)2.3.3数控模仿形铣床 (16)2.3.4加工中心 (16)2.3.5数控钻床及镗床 (17)2.3.6数控磨床 (17)2.3.7数控电加工机床 (18)2.3.8数控重型机床 (19)2.4 本课题研究的主要内容 (19)第3章齿盘式分度工作台总体方案设计 (21)3.1原理设计 (22)3.2主要技术参数 (22)3.3液压系统设计 (23)3.3.1液压系统方案设计 (23)3.3.2液压站选择 (24)本科毕业设计(论文) IV3.4数控系统设计 (26)3.5传动系统总体方案设计 (26)3.6电机的选型 (28)第4章齿盘式分度工作台部件设计 (31)4.1工作台的设计 (31)4.2上下齿盘设计 (31)4.3心轴设计 (34)4.4四锥销机构设计 (34)4.4.1四锥销机构工作原理 (34)4.4.2四锥销机构应用中出现的问题 (36)4.5蜗轮蜗杆副设计 (38)4.6齿轮副设计 (42)4.7齿轮上键的选取与校核 (44)4.7.1取键连接的型号尺寸 (44)4.7.2键连接的强度 (44)4.8联轴器的选择和设计 (44)4.9轴承设计 (45)4.9.1滚动轴承的结构 (45)4.9.2滚动轴承的作用 (46)4.9.3滚动轴承的性能 (46)4.9.4滚动轴承类型的选择 (46)4.9.5轴承的拆装 (47)4.9.6轴承的润滑 (47)4.9.7轴承的游隙及轴上零件的调配 (48)4.9.8滚动轴承的配合 (48)4.9.10转台轴承设计 (48)4.9.11齿轮轴轴承设计 (49)4.10传动系统润滑及密封性设计 (50)4.10.1轴承润滑脂选择 (50)4.10.2密封圈选择 (52)结论 (53)致谢 (54)参考文献 (55)西南科技大学本科毕业设计(论文)第1章数控机床概述1.1数控机床的基本概念1.1.1什么是数控机床数字控制(numerrical control)是近代发展起来的一种自动控制技术,是用数字化信号对机床运动及其加工过程进行控制的一种方法,简称为数控(NC)。
基于ABAQUS的纳米级二维调整架结构模态分析

有限元分析等现代结构分析方法已受到机械设计人员的广泛认同和采用 , 并取得 了显著的技术经济效
益 。本文 采用 A A U B Q S有 限元 软件 分析对 调整 架 ( 于 Z G 用 Y O干涉 仪上 调 整 C H 位 置 ) 行 了模 态 分 析 , G 进
确 定 了各 阶 固有频 率 和振 型 。
摘
要: 应用 大型分析 软件 A A U B Q S对在三维软件 C TA中建立的二维调整 架的模 型进行 了有 限元 建模 , AI 并对调
整 架进行 了模 态分析 , 分别获得 了该调整 架的低阶 固有频率及 其对应 的振 型 图, 得到 了前 1 O阶模 态的振 动规律 .
找到 了调整 架的薄弱环 节, 为其结构设计 、 动力学分析及使 用环境要 求提供 了有效 的理 论依据 。在使 用 中使调 整 架的固有频 率远 离工作频 率, 免共振 , 少结构损伤 , 高了调整架的寿命与精度 。 避 减 提 关键词 : 调整架 ; 限元 ; 态分析 有 模
自身振 动特性 的影 响 。 我们 已知动力 学分 析是 将惯性 力包 含在动 力学 平衡方 程 中 :
Ma+J—P =0
其 中 , 是结 构 的质量 , 是结 构 的加 速度 ,是结 构 中的 内力 , 所施加 的外 力 。 , P是 而 物体 的 固有 频率 可 以通过分 析结 构在无 载荷 ( 动力 平衡方 程 中的 P= ) 的动态 响应 而得到 的 。 0时
其 中 A=O, 系统具有 n个 特征 值 , 处 是有 限元 模 型 的 自由度数 , A t 该 此 记 为第 个 特 征值 。它 的平
收 稿 日期 :0 20 -ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 2 1-30
压电驱动微进给工作台设计与性能研究

( p De .o f Me h n c l gi e rn c a i a En n e i g,Do gh a Un v r i y n u i e s t ,S a g i2 0 5 h n ha 0 0 1,Ch n ) ia
Ke r s m ir - e d;fe u e h n e y wo d : c o f e l x r i g ;PZ T;F EA
精 密进 给 系统是 精密 机床 上 的关 键 部 件之 一 。
为 了避免 其在 低 频 时发 生 共 振 , 求 组 件 的 自振 频 要 率 足够高 。为了 能 在磨 床 上 应 用 , 个 装 置 要 结 构 整 紧凑 , 与磨 床 连 接方 便 且 接 触 刚 度 高 。封 装 良好 以 防油 防尘 。图 1 为微 进 给工 作 台基 本 结 构 。利 用德 国 P 公 司型号 为 P J AHL10 2 0 / 0的压 电驱 动 器进 行 驱 动 , 行 程 1 0/ 直 径 2 II长度 1 8II , 其 0 , m, 0II , TT 0 II TT 刚度 3 p 预载 荷 3 0 N。驱 动 器通 过 右 面 的 5N/. m, 5 螺 栓 固定在 导 向支 承 机 构 中 , 面 的 螺栓 通 过 钢球 左
t e pa f r c n b h n e . Th r c s f d s n n h c o p sto l to m s d s rb d An h n l ss h lto m a e c a g d e p o e s o e i i g t e mir — o iin p a f r i e c i e . g d t ea ay i
加工中心的工作台和伺服进给系统的设计
摘要本文主要设计立式加工中心直线、回转工作台,工作台承担纵向X 和横向Y轴两个方向的移动及一个绕Z轴的转动。
设计内容包括:1.总体结构方案的拟定。
确定了工作台结构,方案拟定为纵向、横向两个方向移动的直线工作台,在直线移动工作台的T型槽中固定一个可拆卸夹具式数控回转工作台。
2.部件概述。
这一部分详细描述了在工作台设计过程中所用到的几个典型部件,如伺服进给系统、工作台、导轨,陈述选用这几个部件的原因和对它们的基本要求。
3.结构力学的设计计算。
结合给定的主要参数对伺服进给系统和回转工作台进行选择计算,得到必需的几何参数,基本确定工作台的结构尺寸。
4.工作台装配图与零件图的绘制。
清楚地表示工作台及其组成部分的连接、装配关系和其中主要零件结构、大小及技术要求。
关键词:加工中心,工作台,伺服进给系统,回转工作台。
-I-AbstractIn this paper,It mainly designs the moving working table and NC rotary table of vertical machining centre.The tables can move along X-axis and Y-axis also can rotate around Z-axis. what's this pater content is as follows:1.Draft the overall scheme of the structure of the tables.the moving working table moves along X-axis and Y-axis is drawn up,of which in the T-typle groove the NC rotary table is fixed which can be removed and fixed easily like a jig.2.Descripe the typical components of vertical machining center.In this part, the components used in the design, such as servo feed system、tables and guide rails,are descriped respectively why choose them,and the require-ments for them.3.Design and calculate structural e the given main parameters to select and compute the components to get other indispensable parameters,then identify the physical demension of the tables4.Draw assembly drawings and part drawings.Express the connection the tables and their components、assembly relations,also the structures and the sizes of the main components、technical requirements, clearly.Key words: Machining Center, Working Table, Servo Feed System,Rotary Working Table- II -目录摘要 (I)Abstract II目录 (III)第一章引言 .......................................................................... 错误!未定义书签。
微进给工作台伺服控制技术
ISS N 100020054CN 1122223 N 清华大学学报(自然科学版)J T singhua U niv (Sci &Tech ),2004年第44卷第5期2004,V o l .44,N o .521 366572660微进给工作台伺服控制技术蒋培军, 齐国生, 徐端颐, 李庆祥, 范晓东, 钱 坤(清华大学精密仪器与机械学系,北京100084)收稿日期:2003209211基金项目:国家“九七三”重点基础研究项目(G 19990330)作者简介:蒋培军(19772),男(汉),浙江,博士研究生。
通讯联系人:徐端颐,教授,E 2m ail :xudy @tsinghua .edu .cn摘 要:为实现母盘刻录机中光学头的精密进给,研制了精密微进给工作台及其伺服控制系统。
利用线光栅作为工作台位移检测工具,采用数字比例积分微分(P I D )伺服滤波器实现位移控制。
经实验方法测定,系统摩擦可以近似为Coul om b 摩擦加Stribeck 效应的模型。
采用了基于该模型的摩擦补偿方法以消除电机死区影响。
为实现精确轨迹控制,控制系统采用了零相位误差跟踪控制(ZPETC )技术。
针对高增益P I D 、摩擦补偿和ZPETC 加摩擦补偿这3种控制方法,分别进行了轨迹跟踪实验,其轨迹误差分别为±0.8、±0.6和±0.3Λm 。
关键词:机电一体化;精密工作台;前馈控制;摩擦补偿中图分类号:T P 271+.4文献标识码:A文章编号:100020054(2004)0520657204Con trol technology for h i ghprec isi on feed tableJ I A NG Pe ijun ,Q I Guosheng ,XU D uanyi ,L IQ ingxiang ,FAN Xiaodong ,Q I A N Kun(D epart men t of Precisi on I nstru ments and M echanology ,Tsi n ghua Un i versity ,Be iji n g 100084,Ch i n a )Abstract :A high p recisi on feed table and control syste m w ere devel oped to drive the op tical head in a disc m astering device .L ineargrating and a digital p roporti onal 2integral 2derivative (P I D )filter w ere used for positi on m easure m ent and servo control .The m easured syste m fricti on could be modelled as Coul om b fricti on p lus the Stribeck effect .The control syste m compensated for the fricti on to eli m inate the effect of electromotor dead zone .A zero 2phase error 2tracking controller (ZPETC )w as used to reduce the phase error .Tests of three different control strategies show that high gain P I D has a tracking error of±0.8Λm ,fricti on compensati on has a tracking error of ±0.6Λmand fricti on compensati on p lus ZPETC has a tracking error of±0.3Λm.Key words :m echatronics;p recisi ontable;feedfor w ardcontrol ;fricti on compensati on母盘刻录系统中承载光学头的微进给工作台为典型位置跟踪系统,其运动轨迹的精密控制是母盘刻录的关键技术之一。
基于有限元分析的机械结构优化设计研究
基于有限元分析的机械结构优化设计研究引言:随着科技的进步和人们对高效和可靠机械设备的需求不断增加,机械结构的优化设计成为研究领域中的重要课题之一。
本文将探讨使用有限元分析进行机械结构优化设计的研究,并介绍该方法的一般步骤和关键应用。
1. 有限元分析在机械结构优化设计中的应用有限元分析是一种利用离散方法对复杂结构进行数值模拟和分析的方法。
它可以准确描述和预测机械结构在不同工况下的应力、位移和变形等特性。
在机械结构优化设计中,有限元分析主要用于以下几个方面:1.1 结构刚度优化机械结构的刚度对其性能和寿命起着重要的影响。
有限元分析可以帮助工程师定量评估结构的刚度,并通过参数调整、材料优化等方式来提高结构的刚度。
1.2 结构强度优化机械结构在工作过程中需要承受各种载荷,强度是确保结构安全可靠运行的关键因素。
有限元分析可以模拟和分析结构在不同载荷下的应力状况,帮助工程师优化结构的强度、减轻冲击和振动等不良影响。
1.3 结构轻量化设计机械结构的重量直接影响设备的搬运、安装和运输成本。
有限元分析可以对结构的材料和几何参数进行权衡,通过设计和优化来降低结构的重量,提高其载重能力和运行效率。
2. 有限元分析的一般步骤有限元分析的过程通常可以分为以下几个步骤:2.1 建立模型根据实际的机械结构,利用专业的有限元分析软件建立相应的数学模型。
模型需要考虑结构的几何形状、材料性质、约束条件和载荷等因素。
2.2 网格划分将机械结构划分为离散的小单元,通常为三角形或四边形。
网格划分的精细程度对分析结果的准确度和计算效率有重要影响,需要根据具体情况进行合理选择。
2.3 材料属性定义为每个单元指定材料的物理和力学特性,包括弹性模量、密度、热膨胀系数等。
这些参数将影响有限元模拟的精度和可靠性。
2.4 加载和约束定义根据实际情况,为模型施加合适的载荷和约束条件。
这些载荷和约束将模拟实际工况下结构的受力情况,为优化设计提供依据。
2.5 求解和分析通过有限元分析软件对建立的模型求解,得到机械结构在不同工况下的应力和位移等结果。
XY工作台设计说明书资料
专业课课程设计设计说明书设计题目:数控X—Y工作台设计学生:洪炎丰学号:200611411208班级:机制1062指导教师:张健、李伟洪广东海洋大学工程学院机械系2010年2 月28 日目录序言 (3)摘要 (4)设计目的................................................................................................4设计要求 (4)总体方案设计 (5)机械系统设计计算 (6)1、确定脉冲当量 (6)2、确定传动比 (6)3、滚珠丝杠螺母副的选型和校核 (7)4、步进电动机的选型和计算……………………………………………………………115、导轨的选型和计算 (13)6、启动矩频特性校核 (14)控制系统设计 (18)第一节控制系统硬件的基本组成 (18)第二节步进电机控制电路 (18)步进电机控制程序设计 (20)其它电路辅助设计.................................................................................24设计总结 (24)参考文献……………………………………………………………………………………25序言据资料介绍,我国拥有400多万台机床,绝大部分都是多年累积生产的普通机床。
这些机床自动化程度不高,加工精度低,要想在短时期内用自动化程度高的设备大量更新,替代现有的机床,无论从资金还是从我国机床制造厂的生产能力都是不可行的。
但尽快将我国现有的部分普通机床实现自动化和精密化改造又势在必行。
为此,如何改造就成了我国现有设备技术改造迫切要求解决的重要课题.在过去的几十年里,金属切削机床的基本动作原理变化不大,但社会生产力特别是微电子技术、计算机技术的应用发展很快。
反映到机床控制系统上,它既能提高机床的自动化程度,又能提高加工的精度,现已有一些企业在这方面做了有益的尝试.实践证明,改造后的机床既满足了技术进步和较高生产率的要求,又由于产品精度提高,型面加工范围增多也使改造后的设备适应能力加大了许多。