类蜂窝复合夹层结构的力学特性及其在精密机床上的应用

论文摘要

为提高加工中心中立柱的静、动刚度及热刚度,提出一种类蜂窝胞元结构,并应用该结构对加工中心的关键部件进行重新设计。首先,针对蜂窝结构在共面方向承载力不足的问题,以传统六边形蜂窝胞元为对象,在外侧构建保护壁,构成类蜂窝结构,力学特性及仿真分析表明,强化后的结构具有更好的比刚度和承载性。其次,将机床立柱结构分为横梁和立柱两部分,将类蜂窝填充结构分别与"米"字形或"井"字形填充结构进行了对比分析,从定性和定量的角度评判方案的优劣。最后,计算了刀具在实际工况下的受力及主轴箱、导轨等处的生热状况,将力载荷和热载荷施加在立柱上,并对重新设计后的立柱进行了静、动力学分析及散热性能分析。结果表明:较"井"字形填充结构,类蜂窝填充结构的立柱质量减小了4.21%,沿z轴的变形下降了39.5%,一阶固有频率提高了29.22%,热稳态时间减少了81.39%。

论文目录

• 1 类蜂窝胞元结构设计及特性分析
• 2 类蜂窝结构在机床部件中的应用
•   2.1 横梁结构设计
•   2.2 基于类蜂窝的立柱结构复合夹层设计
• 3 工况分析及参数计算
•   3.1 力学性能分析
•   3.2 热源分析及发热量计算
• 4 整体性能分析
• 5 结 论

文章来源

类型: 期刊论文

作者: 黄华,李源,郭润兰

关键词: 精密机床,类蜂窝结构,比刚度,立柱,热载荷,散热性能

来源: 西安交通大学学报 2019年05期

年度: 2019

分类: 工程科技Ⅱ辑,工程科技Ⅰ辑

专业: 金属学及金属工艺

单位: 兰州理工大学机电工程学院

基金: 国家自然科学基金资助项目(51565030)

分类号: TG502

页码: 123-131

总页数: 9

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