大日徑輪廓測量儀龍門結構的優(yōu)化設計

1、大日徑輪廓測量儀龍門結構的優(yōu)化設計機床裝摘曲大咽測就儀豪中.龍仃軸構是英費力祁件.它的強度及HU廈宜接蜃響機昧的加JllBlff茂測儀羈的測最輸度.龍門殊構具有跨度丈、加工效喉品*椅足悄好»ttAc>L目前制造龍門站枸的鑄鐵材料C邊漸畿花崗巖材料應H他新甲X材料所QH,他i.焊接摂勒%T朋好接|.仝的捉扁+機床尼口站樹幵始來川側脈焊樓拽術.朮門焊搔曄構具科節(jié)約材料.減小業(yè)動電扒負舉的憂點.11就機冰制謖訂牝中駄費及口羸警先進工業(yè)國家焊接姑構屋用技術皿鮒度髙山，而國內(nèi)機床構的悍搔扭狀成為度與,業(yè)發(fā)達國家相比存在1H人的誥fli.隨著機斥裝爺廉測択妝塞的覽展光丁IV接比門站的郴掘技

2、術的酬克城得卜甘瑕婆"本2對e軌的祁帶龍門箱梅進行了優(yōu)址避計梶出了一種理曲于大口輕輪審測吐儀的IffiMI焊接龍殊構謖計方案+1龍門結構模型I.I龍門站構的提出獻撫根枷8l枸謀a:可補悅n和被測j件的裝撲ft品利度確皿龍門帖構的設計方寒廚1騎示為團儀站周運動示a.Af帖構的跨燈由工制1口i-fiA£-M址儀龍械的1件的益尢口栓為900mm.W*門站構的弗便應二出mm.陽】測駛“給構運二：介盤陽1.2腔仃結構的模型対比:闿2所示為橢叫龍門訃樹和和用用門打構的欖屯圖.滯瞬龍門紳構和施常龍門紺構的枇厳血機、總體尺寸岀貧加事筋的個數(shù)境分布位直均相同”堺按材料<川駅薦螢構制揮楓

3、的厚曜為】5num計算八、八61)*6*3-x(O(5)(6)(7)(8)<9).0.01I"(«鼻圈龍門炸握結構(|»»助彤定門坪拔結構圖2兩種龍門結構模里圖2變形昴計算2.1矩形橫梁變形Miin為方便研究將I.程化的龍門結構簡化為剛體結構采用單位拔荷法'對橫梁中點的變形故進行計算.矩形龍門結構的受力分析圖如圖3所示.矩形龍門結枸跨度/=1200mm.高度/.=600mm.«：«：圖3爐形龍門結構妥力分析圖矩形龍門結構屬單軸對稱結構.根據(jù)單軸對稱紡構的特點將橫集從中點處斷開通過賤向漢*<平衡條件得出內(nèi)力4和4、我

4、荷力"松據(jù)觀加從理.列出矩形龍門結構的力法正則方程:IAi=An+氐口+4,dIAr=式中AQ分別衣示基木體系.住內(nèi)力塔、r和找荷力"共同作用卜沿乙方向和川方向的總位移山、),4,分別農(nóng)示基本體系在內(nèi)力r、心和戲倚力P作用卜沿方向的位移分別農(nóng)示里本體系在內(nèi)力rg和我荷力p作用下沿小方向的位移.位移與內(nèi)力Z間的關系為：An6.<.A-*>»AnnX)»Aj|(2)式中心、乩晶0：為比例系數(shù).兀中幾、乩等丁基本體系在單位娥背作用卜沿從方向產(chǎn)生的位移心仏:等丁基本體系莊單位找荷作用下沿衛(wèi)方向產(chǎn)生的位移.根據(jù)公式<2).1®形龍門結構

5、的力法正則方程可以改寫為：戶14+禹；+“=0(3計算單位力及馥荷力P作用卜的彎矩:肖，為單位戲荷時產(chǎn)牛的療和：M=1肖"為單位戲荷時產(chǎn)牛的彎矩莎：=0.M!4M=y戲荷力"作用卜產(chǎn)生的&矩M：也=-號M宀=-號妮中為內(nèi)力小在立柱I：的力仲“為我荷力"在橫梁上的力PY.n"TT1/rEi=ETTJf山=n-捷中£7勺龍門結構截面的抗彎剛度.將式(I尸式(8)代入力法正則方程(3)得到C=0.3ph=0.3p則矩形龍門結構的實際彎矩M：M.*=0.3ph=0.3phZ3ph-y昭P為單位戲荷時產(chǎn)生的彎矩商:=xM*=h矩形龍門結構橫粱中點

6、的實際變形ftAr：(10)2.2橢閱龍門結構變形秋計算為了簡化計算模型將棉関視為閱弧進行計算.圖I所示為腳関龍門結構的受力變形圖.橢閱龍門結構的跨度人=1200mm高度h=450mm矢高/=150mm.通過計算得到HI弧半徑R=85Omm.通過進步計轉(zhuǎn)得到橢圓龍門結構橫集中點的實際變形址、：.商M!0.0032/>、=JL=十廠丄對比公式(10)和公式(11)的計算結果得出橢関9從農(nóng)1可知在相河皴荷作用卜腳関龍門結構變形城約為矩形龍門結構變形址的1UjflVrfn的理論計笄結果致.通過龍門結構借態(tài)力學分析進步臉ill:r橢閲龍門結構在力學性能方面優(yōu)r矩形龍門結構.4橢圓龍門結構動力學分

7、析龍門結構橫集中點的變形*小F矩形龍門結構橫梁中點的變形壇.3龍門結構靜力學分析采用.WSYSW限元分析軟件對矩形龍門結構與側M龍門結構進行靜力學分析.通過材料設定、網(wǎng)格劃分、施加孩荷及求解等步探得到在向雖ft荷和Z軸部件恒定戲倚（600N）作用卜兩種龍門結構的變形公圖.如圖5和圖6所示.兩種龍M構在！1重裁荷和Z軸fit件恒定拔荷作用卜引起的變形豪如農(nóng)1所示.i.i柵閱龍門結構模態(tài)分析模態(tài)是機械結構的同有振動特性模態(tài)分析用T確定所設計結構的固<i頻卓及振型.防止外力頻率與結枸的固右柚涼相間肘引址幾扳現(xiàn)絞測址儀中z軸冊件安裝齣閱龍門結構上因此將楠陰龍門結構及Z軸部件覘為整體進行模態(tài)分析得

8、到兒詢I階固有頻率（如我2所示）和模態(tài)振空圖（如圖7所示人&2筋ZWI部f|的林IUI龍門結構前4階網(wǎng)竹頻牛23M*/Hz44.946203.1228.37；0U"HBU«I1OjOOMMlMaswn他一*9JC144n|*1'ojoomi.JOaO?UMM>t0M!M20X30J01726?0JC09199M00U330JD0W66OMbi“巾（崔栽備引M的霆形<b）f|呎缸荷引爬的空桁8B：矩影龍門第構位K變修云圖<«>I<b)2階梗慫必神fWGlHITUM<<>iJtfJIHHid>階!公

9、必愉左/ifflfl!BE；«丿耳部件的1D龍門館構前：階樓念GR型圖OjOOOBXUMenOJOM4()P10a0”4M-0QOHTHwin定it脅引起的*彤oin"嘖製荷嘰起的去形ffl>mnn結構位云圖&1龍門結構紳態(tài)分忻聯(lián)現(xiàn)農(nóng)龍門納構位移交形&»mZ軸忸定駛苛哽力皺仙矩形結溝5.04432.11661.30050.52415從圖7可以看出】階模態(tài)產(chǎn)生龍門彎曲空形加人變形址為3.0325mmx2階模態(tài)產(chǎn)生Z軸詢肩偏掘煨大依擺蝕為6.2257mm；3階模態(tài)產(chǎn)生龍門扭轉(zhuǎn)變形赧大變形城為6.2931mmiI階模態(tài)產(chǎn)生Z軸片右伯楞加大儂ISW為

10、4.6842mm.Hi分析結果1I<<!1 2*1t'2叮ia-jo*2叮襯2 61，OO0ino?novi04onvY>MnToniiooYioinnoIit*1U可知當外力頻冷4結構的固n頻率相同時.楠因龍n結構及z軸部件產(chǎn)生較大的變形址因此測坡儀應避免在以上4階固俗頻率附近L作.1.2諧響應分析(a)X力向的曲線<»>)Y力向的代。報頻曲找諧響應分析的II的足分析龍門結構在承受持續(xù)周期皺尙時的穩(wěn)態(tài)響應進而得到測頭在某些頻車下的位H幅頻曲線根據(jù)位移幅頻曲線確定對測城WIfl影響較人:的頻率值.這里測頭傳憑器選用也國海徳漢公司CT25O1長度計

11、.龍門結構的諧響應我荷為F.-1N.F.1N相位角為90°頻率范圍為0】000Hz.頻卓的取樣點為10個響應輸出點為長度計觸頭.通過諧響W分析得劉氏皮計粧頭4：3個方向產(chǎn)生的位移幅頻曲線如圖8所示.(c)Z方向的位由圖8可知在頻率為2<>0Hz時氏度計獨頭在X和Z方向11的位移幅值饋大彊大(ft分別為1.4499X10;mm和1.833X10'mim在頻率為300Hz時丫方向上的位移幅值慣大值達到&38X103個方向的慣大位移臨值金對測竝儀的測MW度造成較X的影響因此測雖儀應避開200Hz和300Hz2個諧抿頻率.5結語H8長度計觸頭的在XMZ方向的位移幅頻曲線龍門結構