專利名稱：大型船用曲軸車床床頭箱軸承間距的優(yōu)化方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種車床床頭箱軸承間距優(yōu)化方法，尤其是一種 用于船用曲軸車床床頭箱軸承間距的優(yōu)化方法。
背景技術(shù)：
在大型船用曲軸車床中床頭箱部分是車床的核心部分之一，而 床頭箱中主軸軸承支撐距離選定問題一直是一個(gè)難點(diǎn)，國(guó)外的主軸支 撐距離選定都是建立在大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上的。而目前曲 軸車床從開始設(shè)計(jì)到生產(chǎn)這一周期時(shí)間越來越短，我國(guó)在這方面起步 比較晚，沒有大量的實(shí)驗(yàn)與經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，去做很多物理樣機(jī)進(jìn)行試驗(yàn)去 得到優(yōu)化結(jié)果費(fèi)時(shí)費(fèi)力，成本太高。所以，需要一種快速可行的優(yōu)化
解析方法是必要的。PRO/ENGINEER以及其子模塊 PRO/MECHANICA是有限元建模和分析的高端軟件，它們之間存在 著無縫動(dòng)態(tài)鏈接，在幾何模型中的修改可以直接反應(yīng)在物理模型中， 能夠滿足縮短優(yōu)化時(shí)間的要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是要提供一種大型船用曲軸車床床頭箱軸承間距的優(yōu)化方法。
本發(fā)明的技術(shù)方案是 一種大型船用曲軸車床床頭箱軸承間距 的優(yōu)化方法，具體步驟如下1. 三維幾何建模
使用PRO/ENGINEER進(jìn)行主軸箱體、主軸、齒輪和軸承精密建模， 并對(duì)模型進(jìn)行裝配；
2. 施加物理約束載荷
進(jìn)入PRO/ENGINEER子模塊PRO/MECHANICA，施加物理約束及各 類載荷，對(duì)模型進(jìn)行物理特性，各類載荷、邊界條件以及接觸區(qū)域的 設(shè)定；
3. 設(shè)定軸承的剛度
4. 網(wǎng)格劃分
在PRO/MECHANICA中進(jìn)行網(wǎng)格劃分，并在力、溫度或振動(dòng)敏感 區(qū)域進(jìn)行網(wǎng)格的細(xì)劃分；
5. 有限元求解計(jì)算
改變主軸軸承間距以及同時(shí)相應(yīng)改變床頭箱體尺寸進(jìn)行有限元 求解，得到分析結(jié)果；
6. 結(jié)果評(píng)定
不斷改變主軸軸承間距，得出各種變形、應(yīng)力的數(shù)據(jù)，進(jìn)行評(píng)定， 對(duì)比分析結(jié)果后，進(jìn)而得到軸承的最佳間距，選出最優(yōu)結(jié)果。
本發(fā)明的方法主要是使用PRO/ENGINEER及其子模塊 PRO/MECHANICA進(jìn)行三維建模，并在無縫聯(lián)接的情況下進(jìn)行有限元解 析。由于使用了P法處理有限單元格，可以自動(dòng)收斂，所以能高精度 仿真大型船用曲軸車床主軸箱的整體變形，并且大大縮短了優(yōu)化時(shí) 間。


圖1是本發(fā)明的優(yōu)化流程圖2是大型船用曲軸車床主軸箱幾何模型；
圖3是大型船用曲軸車床主軸箱爆炸圖4是解析結(jié)果圖示例圖5是大型船用曲軸車床主軸箱主軸重力方向變形示例圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的仿真模擬分析方法做進(jìn)一步的說明。
以做靜態(tài)分析為例，具體步驟如圖1所示
1. 使用PRO/ENGINEER進(jìn)行精密三維幾何建模
使用PRO/ENGINEER進(jìn)行精密建模，并對(duì)模型進(jìn)行裝配，如圖2 所示。圖3是裝配圖的零件爆炸圖表示，表示了該模型精確地仿真了 實(shí)際物理模型。
2. 進(jìn)入PRO/ENGINEER子模塊PRO/MECHANICA，施加物理約束及 各類載荷。
對(duì)模型進(jìn)行物理特性，各類載荷、邊界條件以及接觸區(qū)域的設(shè)定。
3. 對(duì)軸承的剛度進(jìn)行設(shè)定
在各種不同的曲軸車床中，存在著各式各樣的軸承，每種軸承的 剛度性能也是不同的。所以要根據(jù)不同的軸承剛度性能對(duì)其進(jìn)行不同 設(shè)置。
4. 在PRO/MECHANICA中進(jìn)行網(wǎng)格劃分
PR0/MECHANICA是PRO/ENGINEER的子模塊，它們之間是無縫連接的，不會(huì)因幾何模型向物理模型導(dǎo)入導(dǎo)出而出現(xiàn)任何誤差。
5. 有限元求解計(jì)算
PR0/MECHANICA在進(jìn)行有限元計(jì)算時(shí)采用P法來進(jìn)行計(jì)算，也就 是說通過自動(dòng)加大位移函數(shù)的多項(xiàng)式的次數(shù)來提高解析精度。因此仿 真計(jì)算速度快，精度高。計(jì)算結(jié)束，圖4是表示主軸箱體整體變形圖 的一例。圖5是表示主軸的中心線沿重力方向的變形的一例。
6. 結(jié)果評(píng)定
不斷改變主軸軸承間距，得出各種變形、應(yīng)力的數(shù)據(jù)，進(jìn)行評(píng)定， 選出最優(yōu)結(jié)果。
該方法運(yùn)用了 PRO/ENGINEER和PRO/MECHEMICA的無縫連 接，有效避免了數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換時(shí)的數(shù)據(jù)丟失與修補(bǔ)的缺點(diǎn)，仿真計(jì)算速度 快，精度高。
權(quán)利要求
1.一種大型船用曲軸車床床頭箱軸承間距的優(yōu)化方法，其特征在于，具體步驟如下(1)三維幾何建模使用PRO/ENGINEER進(jìn)行主軸箱體、主軸、齒輪和軸承精密建模，并對(duì)模型進(jìn)行裝配；(2)施加物理約束載荷進(jìn)入PRO/ENGINEER子模塊PRO/MECHANICA，施加物理約束及各類載荷，對(duì)模型進(jìn)行物理特性，各類載荷、邊界條件以及接觸區(qū)域的設(shè)定；(3)設(shè)定軸承的剛度(4)網(wǎng)格劃分在PRO/MECHANICA中進(jìn)行網(wǎng)格劃分，并在力、溫度或振動(dòng)敏感區(qū)域進(jìn)行網(wǎng)格的細(xì)劃分；(5)有限元求解計(jì)算改變主軸軸承間距以及同時(shí)相應(yīng)改變床頭箱體尺寸進(jìn)行有限元求解，得到分析結(jié)果；(6)結(jié)果評(píng)定不斷改變主軸軸承間距，得出各種變形、應(yīng)力的數(shù)據(jù)，進(jìn)行評(píng)定，對(duì)比分析結(jié)果后，進(jìn)而得到軸承的最佳間距，選出最優(yōu)結(jié)果。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種大型船用曲軸車床床頭箱軸承間距的優(yōu)化方法，其步驟是使用PRO/ENGINEER進(jìn)行三維幾何建模；進(jìn)入PRO/ENGINEER子模塊PRO/MECHANICA對(duì)模型定義物理屬性，邊界條件及載荷；對(duì)模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分；進(jìn)行有限元仿真分析；改變主軸軸承間距等進(jìn)行有限元求解，得到分析結(jié)果，對(duì)比分析結(jié)果后，進(jìn)而得到軸承的最佳間距，最終提高曲軸車床的精度。該方法主要是使用PRO/ENGINEER及其子模塊PRO/MECHANICA進(jìn)行三維建模，并在無縫聯(lián)接的情況下進(jìn)行有限元解析。由于使用了P法處理有限單元格，可以自動(dòng)收斂，所以能高精度仿真大型船用曲軸車床主軸箱的整體變形，并且大大縮短了優(yōu)化時(shí)間。
文檔編號(hào)B23B19/00GK101628340SQ20091004627
公開日2010年1月20日 申請(qǐng)日期2009年2月18日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月18日
發(fā)明者周曉玲, 周鶴群, 汪中厚, 趙東升 申請(qǐng)人:上海理工大學(xué)