2.5.2 装配平衡问题 17

2.5.3 横梁自动平衡系统 18

第三章  机床结构有限元分析 19

3.1 有限元法结构分析基础 19

3.1.1 有限元法分析理论 19

3.1.2 有限元法分析的一般步骤 19

3.2 机床结构的有限元分析 19

3.2.1 ANSYS简介 19

3.2.2 机床结构的有限元分析 20

第四章  机床重要结构的优化 28

4.1 横梁结构的优化 28

4.1.1 静力分析 28

4.1.2 动态分析 28

4.1.3 热分析 29

4.1.4 结构优化 29

总结 31

致  谢 32

参考文献 33

第一章  绪论

1.1 选题的目的及意义

自从船用蒸汽机的出现，螺旋桨便开始应用在船舶上，到目前为止依旧是船舶的主要推进形式，螺旋桨作为船舶的核心部件之一对船舶的推进起着至关重要的作用。螺旋桨的价格昂贵，而且技术要求高，螺旋桨的质量可以反应出一个国家造船的技术水平。数控机床作为制造螺旋桨的主要方法，数控机床的性能和精度对螺旋桨的质量有很大的影响，因此有必要对这些问题进行研究；并优化螺旋桨数控机床，能够降低成本，提高加工质量，方便操作。

随着科技的不断发展，制造水平的提高，数控机床也在发生着很大的改进，正朝着高精度、高速度、高性能的方向发展。高速数控机床以高进给速度、高切削速度和高加工精度为主要特征，研究和开发出性能良好的超高速机床，是实现高速加工的关键和前提，也是目前高速加工技术的主要研究方向。和其他数控机床相比，龙门式加工中心是现代大型工件加工机床中比较经济实惠的一种机床，通常能够实现曲面加工和轮廓铣削，并能获得较高的表面质量和加工精度。传统的龙门机床的进给运动方式主要是主轴箱在横梁上作横向运动，但传统的龙门数控机床工作台质量太大，加工的往往又是大型的零件，难以获得较高的速度和加速度，难以满足大型复杂型面的高速加工要求。大型龙门式加工中心的龙门式结构中，横梁和滑枕是最关键的部件，起着连接滑座、滑鞍等关键部件的重要作用，横梁和滑枕自身的结构设计及布局问题决定了其动、静态特性。因此，合理设计横梁和滑枕等结构，减轻重力，加强整体刚性，是很有必要的问题。有限元优化设计方法为提高机床的静、动态性能提供了一个有力的技术支持。

1.2 国内外研究现状及存在问题

1.2.1 国外研究现状

1.2.2 国内研究现状

1.2.3 存在问题

虽然近年来国内对船用螺旋桨数控加工机床进行了大量的研究，还是存在着加工精度、操作方便和成本的问题。目前，由于结合面作用的机理还不太清楚，大部分都是通过实验测试的方法进行研究，对实验测试结果的精度要求比较高，并且要拆卸系统各个连接的零部件，存在着许多的局限性；而且关于机床结合面的处理方法，前提是必须获得较准确的整机模态实验结果，这一点在实际设计制造中是不容易解决的，尤其是对龙门式数控加工中心这种复杂的大型精密系统进行静态和动态实验测试是比较困难的。结合国内数控龙门机床的发展现状，国内机床结构设计和制造水平有待提高，机床设计者需要用有限元分析设计的理念来提高机床的设计水平，在对机床结构仿真分析时，要找到一个能很好的处理其结合面接触特性的方法就显得特别的有意义。因此，依旧需要进行深入的研究来改善数控机床的结构，以便于操作，生产出质量更好的螺旋桨。