龍門加工中心橫梁系統靜動熱態特性的研究
龍門加工中心廣泛適用于汽車、航空航天、船舶等行業中，加大龍門機床的技 術和產品的研發，對實現制造裝備業的跨躍式發展具有重大的意義。由于龍門加工 中心的橫梁系統是機床的主要承載系統，橫梁系統的靜動熱態性能對機床的加工精 度和機床的切削性能影響非常大。所以，對于橫梁系統的設計和性能研宄顯得尤為重要。本文通過有限元分析和理論計算相結合的方法，旨在研宄XH2130龍門加工中 心的橫梁系統的靜動熱態特性，驗證橫梁系統各部件設計和性能參數是否達到設計 要求，為橫梁系統性能的優化提供了理論參考。主要研宄內容如下：(1)橫梁系統的靜態特性分析。建立龍門加工中心整機和橫梁系統的有限元模 型，在受力分析時充分考慮到平衡油缸對其關鍵部件的影響。在多種工況下，采用 ANSYS Workbench的Scripting功能進行多模型計算，得到青爭態特性分析結果。并與 沒有加載平衡油缸的分析結果對比可知，載入平衡油缸能夠有效的減少橫梁系統的 總變形量，為橫梁系統的結構優化提供理論依據。(2)橫梁系統模態分析和諧響應分析。基于模態分析理論概述為基礎，得到振 動方程。通過模態分析得到六階振型和固有頻率，將固有頻率理論計算結果和有限 元分析結果對比發現非常接近，驗證有限元模型建立和模態分析的正確性。在模態 分析的基礎上，對橫梁進行諧響應分析，考慮系統阻尼對橫梁系統的動態性能的影 響，并提出系統諧響應改進的措施。最后，對橫梁系統中的滾珠絲杠進行模態分析， 得到六階振型和各階臨界轉速，可知在有效范圍內滾珠絲杠不會發生共振。(3)橫梁系統中滾珠絲杠熱態特性分析。通過有限元建模分析得到滾珠絲杠系 統的穩態溫度場。然后，施加熱載荷，并對滾珠絲杠系統進行熱一結構耦合分析， 得到滾珠絲杠系統的總熱變形和X、Y、Z三個方向上的熱變形情況。最后，分析影 響滾珠絲杠系統熱變形的主要因素，并提出改善滾珠絲杠系統熱態特性的有效措施