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大型龙门铣床主轴滑枕有限元分析说明书,大型,龙门,铣床,主轴,有限元分析,说明书
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大型龙门铣床主轴滑枕有限元分析摘 要随着计算机的普及和计算速度的提高，有限元分析已越来越广泛地应用到工程分析计算问题，其分析手段已成为现代机械设备CAE分析的主流方法，也是解决我国机械产品设计分析水平落后的关键手段之一。主轴滑枕是机床中一种必不可少的通用零部件，亦是影响机床工作性能的薄弱环节。本论文的主要目的就是针对机床主轴关键部件滑枕进行相关分析。采用Ansys命令流方式建立高速数控机床主轴滑枕实体分析模型（其中加强筋厚度给出了三种，分别为15mm，20mm，25mm），并对他们在滑动轴承支撑、高速旋转条件下动力学行为进行有限元分析，求解出系统模态频率、模态振型、瞬态动力响应和周期激励下谐响应谱，在分析的基础上进行比较，确定系统的薄弱环节，对大型龙门铣床主轴滑枕的结构变形规律，给出了定性分析结论，选择出了三种加强筋厚度中最优的一种，同时，在分析的基础上提出了一些改进措施，为工作中进行机械系统结构CAE分析打下良好的基础，为滑枕结构优化设计提供理论依据和指导。关键词：CAE；主轴滑枕；有限元分析；变形分析；改进措施AbstractWith the development of computers and the speed of calculation, finite element analysis has become increasingly widely in the calculation of engineering analysis, of which analysis methods has become the mainstream of CAE analysis methods, and the analytical tools has become one of the key method to solve the problem of the level of product design behind about our country mechanical analysis. Spindle ram is the necessary and general components of machine tools, which is also the weak link with frequent failures.The main purpose of this paper is to analysis the spindle - ram which is the key components for machine tool. Ansys command is used to create high-speed flow axis CNC machine tool ram model entities, and do the finite element analysis under the conditions of the sliding bearing support and the high-speed rotary dynamic behavior.Their kinetic analysis, a system for solving modal frequencies, modal vibration mode, the transient dynamic response and the cycle of harmonic excitation response spectrum. In based of the analysis to make sure the weak links in the system,and find out the large gantry milling machine spindle ram deformation of the structure for giving the conclusions of the qualitative analysis, which carry out the work of CAE analysis of the structure of mechanical systems and lay a good foundation for the structural optimization ram designed to provide the theoretical basis and guidance.Keywords: CAE；Spindle ram；Finite element analysis；Deformation analysis；Improvement measures目 录1 绪论.11.1 有限元分析的发展现状11.2 有限元分析的发展趋势22 有限元分析理论及ANSYS软件的介绍.52.1 有限元分析理论52.2 ANSYS软件的介绍73 模型及系统分析103.1 模型描述113.2 主轴滑枕静力分析123.2.1加强筋厚度为15mm时主轴滑枕静力分析133.2.2加强筋厚度为20mm时主轴滑枕静力分析143.2.3加强筋厚度为25mm时主轴滑枕静力分析153.2.4结论 .153.3 主轴滑枕动力学分析163.3.1主轴滑枕模态频率163.3.2主轴滑枕模态振型183.3.3主轴滑枕瞬态动力学分析213.3.4主轴滑枕周期激励下谐响应244 总结29谢 辞.30参考文献.31 1 绪论有限元方法的计算思想早在 20 世纪 40 年代就提出了。1943 年 Courant 在一篇论文中就提出用一组三角形单元和最小位能原理研究了 St.Venant 的扭转问题。但真正用以解决工程中的数值计算问题是在上世纪 50 年代电子计算机出现以后，1956 年Truner、 Clough、 Martin、 和 Topp 发表了在结构力学采用有限元方法的第一篇论文，但当时还没有“有限元方法”这个名称。“有限元方法” （Finite Element Method）这个名称，是 1960 年 Clough在一篇结构分析的计算论文中首次明确提出的。在我国，上世纪 60 年代初期冯康等人独立地建立了有限元方法的数学理论并应用于工程实际问题。自从那时候起，不论国际还是国内，随着高速电子电子计算机的日益广泛的应用，有限元方法得到广泛的发展。近年来随着计算机技术的普及和计算速度的不断提高，有限元分析在工程设计和分析中得到了越来越广泛的重视， 已经成为解决复杂的工程分析计算问题的有效途径。从“有限元”这个名词第一次出现，到今天有限元在工程上得到广泛应用，经历了三十多年的发展历史，理论和算法都已经日趋完善。有限元的核心思想是结构的离散化，就是将实际结构假想地离散为有限数目的规则或不规则的单元组合体，实际结构的物理性能可以通过对离散体进行分析，得出满足工程精度的近似结果来替代对实际结构的分析，这样可以解决很多实际工程需要解决而理论分析又无法解决的复杂问题。1.1 有限元分析的发展现状随着有限元方法研究的深入，过去不能解决或能解决但求解精度不高的问题，都得到了新的解决方案。传统的有限元方法假设：分析域是无限的；材料是同质的，甚至在大部分的分析中认为材料是各向同性的；对边界条件简化处理。但实际问题往往是分析域有限、材料各向异性或边界条件难以确定等。 为解决这类问题， 美国的 Heofanis St Rouboulis、Lin Zhang 等人提出用 GFEM(Generalized Finite Element Method) 解决分析域内含有大量孔洞特征的问题；比利时的 Nguyen Dang Hung 和越南的 Tran Thanh Ngoc提出用 HSM(the Hybrid metis Singular element of Membrane plate) 解决实际开裂问题(结构尺寸有限，形状任意，边界条件复杂，材料特性任意)。传统的有限元断裂力学技术(the nite element fracture mechanics techniques)在解决零件中出现裂缝这类问题时，需要在曲线型裂纹前缘附近的区域细分网格。这样无论是从网格生成的角度看还是从求解的角度看，都需要花费大量的时间。而且在循环加载的情况下产生的次裂纹将会使分析变得更加复杂。为此，美国的 Daniel SPipkinsay、Satya N Atlurib 提出了 FEAM(Finite Element Alternating Method) 。该方法在求解应力集中因子时，可在不牺牲精度的情况下节省时间，用它分析具有椭圆裂纹或部分椭圆裂纹的结构是很有用的。此外，西班牙的 Onate E 和波兰的 Rojek J 将 DEM(Discrete Element Method) 和有限元方法结合解决地质力学中的动态分析问题；瑞典的 Birgersson F 和英国的 Finnveden S 针对有限元方法在频域中的应用提出了 SFEM(Spectral Finite Element Method)。在有限元方法应用领域不断扩展、求解精度不断提高的同时，有限元方法也从分析比较向优化设计方向发展。印度 Mahanty 博士用 ANSYS 对拖拉机前桥进行优化设计，结果不但降低了约 40% 的前桥自重，还避免了在制造过程中的大量焊接工艺，降低了生产成本。有限元方法在国内的应用也十分广泛。20 世纪 80 年代我国大连理工大学工程力学研究所开发成功了国内第一个通用有限元程序系统 JIGFEX，并在 1983 年开发出了它的微机版 JIG2FEX-W。目前有限元方法已渗透到工程分析的各个领域，从大型的三峡工程到微米级器件都采用有限元进行分析。它在我国经济发展中拥有广阔的发展前景。1.2 有限元分析的发展趋势近年来随着计算机技术的普及和计算速度的不断提高，有限元分析在工程设计和分析中得到了越来越广泛的重视， 已经成为解决复杂的工程分析计算问题的有效途径，现在从汽车到航天飞机几乎所有的设计制造都已离不开有限元分析计算，其在机械制造、材料加工、航空航天、汽车、土木建筑、电子电器、国防军工、船舶、铁道、石化、能源、科学研究等各个领域的广泛使用已使设计水平发生了质的飞跃，主要表现在以下几个方面： 增加产品和工程的可靠性 在产品的设计阶段发现潜在的问题 经过分析计算，采用优化设计方案，降低原材料成本 缩短产品投向市场的时间 模拟试验方案，减少试验次数，从而减少试验经费国际上早在上世纪 60 年代初就开始投入大量的人力和物力开发有限元分析程序，但真正的 CAE 软件是诞生于上世纪 70 年代初期，而近 15 年则是 CAE 软件商品化的发展阶段，CAE 开发商为满足市场需求和适应计算机硬、软件技术的迅速发展，在大力推销其软件产品的同时，对软件的功能、性能，用户界面和前、后处理能力，都进行了大幅度的改进与扩充。这就使得目前市场上知名的 CAE 软件，在功能、性能、易用性、可靠性以及对运行环境的适应性方面，基本上满足了用户的当前需求，从而帮助用户解决了成千上万个工程实际问题，同时也为科学技术的发展和工程应用做出了不可磨灭的贡献。目前流行的 CAE 分析软件主要有 NASTRAN、 ADINA 、 ANSYS、ABAQUS、MARC、MAGSOFT、COSMOS 等。MSC-NASTRAN 软件因为和 NASA的特殊关系，在航空航天领域有着很高的地位，它以最早期的主要用于航空航天方面的线性有限元分析系统为基础，兼并了 PDA 公司的 PATRAN，又在以冲击、接触为特长的 DYNA3D 的基础上组织开发了 DYTRAN。近来又兼并了非线性分析软件MARC， 成为目前世界上规模最大的有限元分析系统。 ANSYS 软件致力于耦合场的分析计算， 能够进行结构、 流体、 热、 电磁四种场的计算， 已博得了世界上数千家用户的钟爱。ADINA 非线性有限元分析软件由著名的有限元专家、麻省理工学院的 K.J.Bathe教授领导开发，其单一系统即可进行结构、流体、热的耦合计算。并同时具有隐式和显式两种时间积分算法。由于其在非线性求解、流固耦合分析等方面的强大功能，迅速成为有限元分析软件的后起之秀，现已成为非线性分析计算的首选软件。纵观当今国际上 CAE 软件的发展情况，可以看出有限元分析方法的一些发展趋势：1、与 CAD 软件的无缝集成当今有限元分析软件的一个发展趋势是与通用 CAD 软件的集成使用，即在用CAD 软件完成部件和零件的造型设计后，能直接将模型传送到 CAE 软件中进行有限元网格划分并进行分析计算，如果分析的结果不满足设计要求则重新进行设计和分析，直到满意为止，从而极大地提高了设计水平和效率。为了满足工程师快捷地解决复杂工程问题的要求，许多商业化有限元分析软件都开发了和著名的 CAD 软件（例如 Pro/ENGINEER、Unigraphics、SolidEdge、SolidWorks、IDEAS、Bentley 和AutoCAD 等）的接口。有些 CAE 软件为了实现和 CAD 软件的无缝集成而采用了CAD 的建模技术，如 ADINA 软件由于采用了基于 Parasolid 内核的实体建模技术，能和以 Parasolid 为核心的 CAD 软件（如 Unigraphics、 SolidEdge、 SolidWorks）实现真正无缝的双向数据交换。2、更为强大的网格处理能力有限元法求解问题的基本过程主要包括：分析对象的离散化、有限元求解、计算结果的后处理三部分。由于结构离散后的网格质量直接影响到求解时间及求解结果的正确性与否，近年来各软件开发商都加大了其在网格处理方面的投入，使网格生成的质量和效率都有了很大的提高，但在有些方面却一直没有得到改进，如对三维实体模型进行自动六面体网格划分和根据求解结果对模型进行自适应网格划分，除了个别商业软件做得较好外，大多数分析软件仍然没有此功能。自动六面体网格划分是指对三维实体模型程序能自动的划分出六面体网格单元，现在大多数软件都能采用映射、拖拉、扫略等功能生成六面体单元，但这些功能都只能对简单规则模型适用，对于复杂的三维模型则只能采用自动四面体网格划分技术生成四面体单元。对于四面体单元，如果不使用中间节点，在很多问题中将会产生不正确的结果，如果使用中间节点将会引起求解时间、收敛速度等方面的一系列问题，因此人们迫切的希望自动六面体网格功能的出现。自适应性网格划分是指在现有网格基础上，根据有限元计算结果估计计算误差、重新划分网格和再计算的一个循环过程。对于许多工程实际问题，在整个求解过程中，模型的某些区域将会产生很大的应变，引起单元畸变，从而导致求解不能进行下去或求解结果不正确，因此必须进行网格自动重划分。自适应网格往往是许多工程问题如裂纹扩展、薄板成形等大应变分析的必要条件。3、由求解线性问题发展到求解非线性问题随着科学技术的发展，线性理论已经远远不能满足设计的要求，许多工程问题如材料的破坏与失效、裂纹扩展等仅靠线性理论根本不能解决，必须进行非线性分析求解，例如薄板成形就要求同时考虑结构的大位移、大应变（几何非线性）和塑性（材料非线性）； 而对塑料、 橡胶、 陶瓷、 混凝土及岩土等材料进行分析或需考虑材料的塑性、蠕变效应时则必须考虑材料非线性。众所周知，非线性问题的求解是很复杂的，它不仅涉及到很多专门的数学问题，还必须掌握一定的理论知识和求解技巧，学习起来也较为困难。为此国外一些公司花费了大量的人力和物力开发非线性求解分析软件，如ADINA、ABAQUS 等。它们的共同特点是具有高效的非线性求解器、丰富而实用的非线性材料库，ADINA 还同时具有隐式和显式两种时间积分方法。4、由单一结构场求解发展到耦合场问题的求解有限元分析方法最早应用于航空航天领域，主要用来求解线性结构问题，实践证明这是一种非常有效的数值分析方法。而且从理论上也已经证明，只要用于离散求解对象的单元足够小，所得的解就可足够逼近于精确值。现在用于求解结构线性问题的有限元方法和软件已经比较成熟，发展方向是结构非线性、流体动力学和耦合场问题的求解。例如由于摩擦接触而产生的热问题，金属成形时由于塑性功而产生的热问题,需要结构场和温度场的有限元分析结果交叉迭代求解，即“热力耦合”的问题。当流体在弯管中流动时，流体压力会使弯管产生变形，而管的变形又反过来影响到流体的流动 这就需要对结构场和流场的有限元分析结果交叉迭代求解，即所谓“流固耦合”的问题。由于有限元的应用越来越深入，人们关注的问题越来越复杂，耦合场的求解必定成为 CAE 软件的发展方向。5、程序面向用户的开放性随着商业化的提高，各软件开发商为了扩大自己的市场份额， 满足用户的需求， 在软件的功能、易用性等方面花费了大量的投资，但由于用户的要求千差万别，不管他们怎样努力也不可能满足所有用户的要求，因此必须给用户一个开放的环境，允许用户根据自己的实际情况对软件进行扩充，包括用户自定义单元特性、用户自定义材料本构（结构本构、热本构、流体本构） 、用户自定义流场边界条件、用户自定义结构断裂判据和裂纹扩展规律等等。2 有限元分析理论及ANSYS软件的介绍有限元分析，即使用有限元方法来分析静态或动态的物体或系统。在这种方法中一个物体或系统被分解为由多个相互联结的、简单、独立的点组成的几何模型。在这种方法中这些独立的点的数量是有限的，因此被称为有限元。ANSYS软件是融结构、流体、电场、磁场、声场分析于一体的大型通用有限元分析软件。它能与多数CAD软件接口，实现数据的共享和交换，如Pro/Engineer, NASTRAN, Alogor, IDEAS, AutoCAD等， 是现代产品设计中的高级CAD工具之一。2.1 有限元分析理论有限元分析(FEA，Finite Element Analysis)的基本概念是用较简单的问题代替复杂问题后再求解，用有限元方法来分析静态或动态的物体或系统。在这种方法中一个物体或系统被分解为由多个相互联结的、简单、独立的点组成的几何模型。在这种方法中这些独立的点的数量是有限的，因此被称为有限元。它将求解域看成是由许多称为有限元的小的互连子域组成，对每一单元假定一个合适的(较简单的)近似解，然后推导求解这个域总的满足条件(如结构的平衡条件)，从而得到问题的解。这个解不是准确解，而是近似解，因为实际问题被较简单的问题所代替。由于大多数实际问题难以得到准确解，而有限元不仅计算精度高，而且能适应各种复杂形状，因而成为行之有效的工程分析手段。由实际的物理模型中推导出来的平衡方程式被使用到每个点上，由此产生了一个方程组。这个方程组可以用线性代数的方法来求解。有限元分析的精确度无法无限提高。元的数目到达一定高度后解的精确度不再提高，只有计算时间不断提高。有限元分析可被用来分析比较复杂的、用一般地代数方法无法足够精确地分析的系统，它可以提供使用其它方法无法提供的结果。在实践中一般使用电脑来求解在分析时出现的巨量的方程组。有限元的概念早在几个世纪前就已产生并得到了应用，例如用多边形(有限个直线单元)逼近圆来求得圆的周长，但作为一种方法而被提出，则是最近的事。有限元法最初被称为矩阵近似方法，应用于航空器的结构强度计算，并由于其方便性、实用性和有效性而引起从事力学研究的科学家的浓厚兴趣。经过短短数十年的努力，随着计算机技术的快速发展和普及，有限元方法迅速从结构工程强度分析计算扩展到几乎所有的科学技术领域，成为一种丰富多彩、应用广泛并且实用高效的数值分析方法。有限元方法与其他求解值问题近似方法的根本区别在于它的近似性仅限于相对小的子域中。20世纪60年代初首次提出结构力学计算有限元概念的克拉夫(Clough)教授形象地将其描绘为：“有限元法=Rayleigh Ritz法+分片函数”，即有限元法是Rayleigh Ritz法的一种局部化情况。不同于求解(往往是困难的)满足整个定义域边界条件的允许函数的Rayleigh Ritz法，有限元法将函数定义在简单几何形状(如二维问题中的三角形或任意四边形)的单元域上(分片函数)，且不考虑整个定义域的复杂边界条件，这是有限元法优于其他近似方法的原因之一。对于不同物理性质和数学模型的问题，有限元求解法的基本步骤是相同的，只是具体公式推导和运算求解不同。有限元求解问题的基本步骤通常为：第一步：问题及求解域定义：根据实际问题近似确定求解域的物理性质和几何区域。第二步：求解域离散化：将求解域近似为具有不同有限大小和形状且彼此相连的有限个单元组成的离散域，习惯上称为有限元网络划分。显然单元越小(网络越细)则离散域的近似程度越好，计算结果也越精确，但计算量及误差都将增大，因此求解域的离散化是有限元法的核心技术之一。第三步：确定状态变量及控制方法：一个具体的物理问题通常可以用一组包含问题状态变量边界条件的微分方程式表示，为适合有限元求解，通常将微分方程化为等价的泛函形式。第四步：单元推导：对单元构造一个适合的近似解，即推导有限单元的列式，其中包括选择合理的单元坐标系，建立单元试函数，以某种方法给出单元各状态变量的离散关系，从而形成单元矩阵(结构力学中称刚度阵或柔度阵)。为保证问题求解的收敛性，单元推导有许多原则要遵循。对工程应用而言，重要的是应注意每一种单元的解题性能与约束。例如，单元形状应以规则为好，畸形时不仅精度低，而且有缺秩的危险，将导致无法求解。第五步：总装求解：将单元总装形成离散域的总矩阵方程(联合方程组)，反映对近似求解域的离散域的要求，即单元函数的连续性要满足一定的连续条件。总装是在相邻单元结点进行，状态变量及其导数(可能的话)连续性建立在结点处。第六步：联立方程组求解和结果解释：有限元法最终导致联立方程组。联立方程组的求解可用直接法、迭代法和随机法。求解结果是单元结点处状态变量的近似值。对于计算结果的质量，将通过与设计准则提供的允许值比较来评价并确定是否需要重复计算。简言之，有限元分析可分成三个阶段，前处理、处理和后处理。前处理是建立有限元模型，完成单元网格划分;后处理则是采集处理分析结果，使用户能简便提取信息，了解计算结果。在分析一个物体或系统中的压力和变形时有限元分析是一种常用的手段，此外它还被用来分析许多其它问题如热传导、流体力学和电力学。有限元分析通常借助计算机软件完成，著名工程软件有 MSC NASTRAN，ADINA，LS-DYNA，ANSYS，ABAQUS，2D-sigma等。2.2 ANSYS软件的介绍ANSYS软件是融结构、流体、电场、磁场、声场分析于一体的大型通用有限元分析软件。由世界上最大的有限元分析软件公司之一的美国ANSYS开发，它能与多数CAD软件接口，实现数据的共享和交换，如Pro/Engineer, NASTRAN, Alogor, IDEAS, AutoCAD等， 是现代产品设计中的高级CAD工具之一。软件主要包括三个部分：前处理模块，分析计算模块和后处理模块。前处理模块提供了一个强大的实体建模及网格划分工具，用户可以方便地构造有限元模型；分析计算模块包括结构分析（可进行线性分析、非线性分析和高度非线性分析）、流体动力学分析、电磁场分析、声场分析、压电分析以及多物理场的耦合分析，可模拟多种物理介质的相互作用，具有灵敏度分析及优化分析能力；后处理模块可将计算结果以彩色等值线显示、梯度显示、矢量显示、粒子流迹显示、立体切片显示、透明及半透明显示（可看到结构内部）等图形方式显示出来，也可将计算结果以图表、曲线形式显示或输出。软件提供了100种以上的单元类型，用来模拟工程中的各种结构和材料。该软件有多种不同版本，可以运行在从个人机到大型机的多种计算机设备上，如PC，SGI，HP，SUN，DEC，IBM，CRAY等。启动ANSYS，进入欢迎画面以后，程序停留在开始平台。从开始平台（主菜单）可以进入各处理模块：PREP7（通用前处理模块），SOLUTION（求解模块），POST1（通用后处理模块），POST26（时间历程后处理模块）。ANSYS用户手册的全部内容都可以联机查阅。用户的指令可以通过鼠标点击菜单项选取和执行，也可以在命令输入窗口通过键盘输入。命令一经执行，该命令就会在.LOG文件中列出，打开输出窗口可以看到.LOG文件的内容。如果软件运行过程中出现问题，查看.LOG文件中的命令流及其错误提示，将有助于快速发现问题的根源。.LOG 文件的内容可以略作修改存到一个批处理文件中，在以后进行同样工作时，由ANSYS自动读入并执行，这是ANSYS软件的第三种命令输入方式。这种命令方式在进行某些重复性较高的工作时，能有效地提高工作速度。ANSYS的各处理模块具体内容有：前处理模块PREP7：实体建模ANSYS程序提供了两种实体建模方法：自顶向下与自底向上。 自顶向下进行实体建模时，用户定义一个模型的最高级图元，如球、棱柱，称为基元，程序则自动定义相关的面、线及关键点。用户利用这些高级图元直接构造几何模型，如二维的圆和矩形以及三维的块、球、锥和柱。无论使用自顶向下还是自底向上方法建模，用户均能使用布尔运算来组合数据集，从而“雕塑出”一个实体模型。ANSYS程序提供了完整的布尔运算，诸如相加、相减、相交、分割、粘结和重叠。在创建复杂实体模型时，对线、面、体、基元的布尔操作能减少相当可观的建模工作量。ANSYS程序还提供了拖拉、延伸、旋转、移动、延伸和拷贝实体模型图元的功能。附加的功能还包括圆弧构造、切线构造、通过拖拉与旋转生成面和体、线与面的自动相交运算、自动倒角生成、用于网格划分的硬点的建立、移动、拷贝和删除。自底向上进行实体建模时，用户从最低级的图元向上构造模型，即：用户首先定义关键点，然后依次是相关的线、面、体。网格划分ANSYS程序提供了使用便捷、高质量的对CAD模型进行网格划分的功能。包括四种网格划分方法：延伸划分、映像划分、自由划分和自适应划分。延伸网格划分可将一个二维网格延伸成一个三维网格。映像网格划分允许用户将几何模型分解成简单的几部分，然后选择合适的单元属性和网格控制，生成映像网格。ANSYS程序的自由网格划分器功能是十分强大的，可对复杂模型直接划分，避免了用户对各个部分分别划分然后进行组装时各部分网格不匹配带来的麻烦。自适应网格划分是在生成了具有边界条件的实体模型以后，用户指示程序自动地生成有限元网格，分析、估计网格的离散误差，然后重新定义网格大小，再次分析计算、估计网格的离散误差，直至误差低于用户定义的值或达到用户定义的求解次数。求解模块SOLUTION前处理阶段完成建模以后，用户可以在求解阶段获得分析结果。 点击快捷工具区的SAVE_DB将前处理模块生成的模型存盘，退出 Preprocessor，点击实用菜单项中的Solution，进入分析求解模块。在该阶段，用户可以定义分析类型、分析选项、载荷数据和载荷步选项，然后开始有限元求解。ANSYS软件提供的分析类型如下：1.结构静力分析用来求解外载荷引起的位移、应力和力。静力分析很适合求解惯性和阻尼对结构的影响并不显著的问题。ANSYS程序中的静力分析不仅可以进行线性分析，而且也可以进行非线性分析，如塑性、蠕变、膨胀、大变形、大应变及接触分析。 2.结构动力学分析结构动力学分析用来求解随时间变化的载荷对结构或部件的影响。与静力分析不同，动力分析要考虑随时间变化的力载荷以及它对阻尼和惯性的影响。ANSYS可进行的结构动力学分析类型包括：瞬态动力学分析、模态分析、谐波响应分析及随机振动响应分析。 3.结构非线性分析结构非线性导致结构或部件的响应随外载荷不成比例变化。ANSYS程序可求解静态和瞬态非线性问题，包括材料非线性、几何非线性和单元非线性三种。4.动力学分析ANSYS程序可以分析大型三维柔体运动。当运动的积累影响起主要作用时，可使用这些功能分析复杂结构在空间中的运动特性，并确定结构中由此产生的应力、应变和变形。5.热分析程序可处理热传递的三种基本类型：传导、对流和辐射。热传递的三种类型均可进行稳态和瞬态、线性和非线性分析。热分析还具有可以模拟材料固化和熔解过程的相变分析能力以及模拟热与结构应力之间的热结构耦合分析能力。6.电磁场分析主要用于电磁场问题的分析，如电感、电容、磁通量密度、涡流、电场分布、磁力线分布、力、运动效应、电路和能量损失等。还可用于螺线管、调节器、发电机、变换器、磁体、加速器、电解槽及无损检测装置等的设计和分析领域。7.流体动力学分析ANSYS流体单元能进行流体动力学分析，分析类型可以为瞬态或稳态。分析结果可以是每个节点的压力和通过每个单元的流率。并且可以利用后处理功能产生压力、流率和温度分布的图形显示。另外，还可以使用三维表面效应单元和热流管单元模拟结构的流体绕流并包括对流换热效应。8.声场分析程序的声学功能用来研究在含有流体的介质中声波的传播，或分析浸在流体中的固体结构的动态特性。这些功能可用来确定音响话筒的频率响应，研究音乐大厅的声场强度分布，或预测水对振动船体的阻尼效应。9.压电分析用于分析二维或三维结构对AC（交流）、DC（直流）或任意随时间变化的电流或机械载荷的响应。这种分析类型可用于换热器、振荡器、谐振器、麦克风等部件及其它电子设备的结构动态性能分析。可进行四种类型的分析：静态分析、模态分析、谐波响应分析、瞬态响应分析后处理模块POST1和POST26ANSYS软件的后处理过程包括两个部分：通用后处理模块POST1和时间历程后处理模块POST26。通过友好的用户界面，可以很容易获得求解过程的计算结果并对其进行显示。这些结果可能包括位移、温度、应力、应变、速度及热流等，输出形式可以有图形显示和数据列表两种。通用后处理模块POST1点击实用菜单项中的“General Postproc”选项即可进入通用后处理模块。这个模块对前面的分析结果能以图形形式显示和输出。例如，计算结果（如应力）在模型上的变化情况可用等值线图表示，不同的等值线颜色，代表了不同的值（如应力值）。浓淡图则用不同的颜色代表不同的数值区（如应力范围），清晰地反映了计算结果的区域分布情况。时间历程响应后处理模块POST26点击实用菜单项中的TimeHist Postpro选项即可进入时间历程响应后处理模块。这个模块用于检查在一个时间段或子步历程中的结果，如节点位移、应力或支反力。这些结果能通过绘制曲线或列表查看。绘制一个或多个变量随频率或其它量变化的曲线，有助于形象化地表示分析结果。另外，POST26还可以进行曲线的代数运算。ANSYS软件的质量认证ANSYS软件是第一个通过ISO9001质量认证的大型分析设计类软件，是美国机械工程师协会（ASME）、美国核安全局（NQA）及近二十种专业技术协会认证的标准分析软件。在国内第一个通过了中国压力容器标准化技术委员会认证并在国务院十七个部委推广使用。3 模型及系统分析本论文所要研究的是大型龙门铣床主轴滑枕有限元分析。首先是介绍ANSYS实体建模的基本方法。有限元分析是针对特定的模型而进行的，因此，必须建立一个有物理原型的准确的数学模型。一般情况下，有限元模型包含所有的节点、单元、材料属性、实常数、边界条件、荷载条件以及用这些条件来定义的物理场特征。建模与网格划分是有限元分析的基础。而后是对该模型进行动力学分析。结构动力学分析是用来求解随时间变化的荷载对结构或部件的影响。与静力学分析不同，动力学分析要考虑随时间变化的力荷载以及它对阻尼和惯性的影响。ANSYS可进行的结构动力学分析类型包括：模态分析、瞬态动力学分析、谐波响应分析及随机振动响应分析。在实际工程中，结构除了受永久性荷载作用外，还会受到或大或小的动荷载作用。通常，当荷载变化缓慢，变化周期远大于结构的自振周期时，其动力响应是很小的，可将它作为静力荷载处理。反之，对于那些变化激烈，动力作用显著的荷载必须考虑结构的动力响应。常见的动力荷载有简谐荷载、冲击荷载、突加荷载、快速移动荷载和随机荷载等。在本文中分别对实体模型的模态频率、模态振型、瞬态动力分析及简谐激励下的谐响应进行分析，在每一项中，又分别对不同参数的模型（即模型加强筋厚度分别为15mm、20mm、25mm）进行分析和比较，得出结论。3.1 模型描述首先介绍ANSYS建模的基本方法。由节点和单元构成的有限元模型与结构系统的几何外形是基本一致的。有限元模型的建立可分为直接法和间接法。直接法是根据结构的几何外形建立节点和单元，因此它只适用于简单的结构系统。间接法适用于节点及单元数目较多的复杂几何外形的结构系统，该方法通过点、线、面和体，先建立有限元模型，再进行实体网格划分，以完成有限元模型的建立。实体模型的建立有下列3种方法：自底向上法（Bottom-up Method）由建立最低单元的点到最高单元的体，即先建立点，再由点连成线，然后由线组合成面，最后由面组合成体。自顶向下（Top-down Method）此方法直接建立较高单元对象，同时将一起产生所对应的较低单元对象，对象单元商低顺序依次为体、面、线及点。所谓布尔运算就是对对象进行相互加、减或者组合等操作。 混合使用前两种方法 通常，可结合前两种方法进行综合运用，但应考虑到要获得什么样的有限元模型，即在进行网格划分时，是要产生自由网格划分还是对应网格划分。自由网格划分时，实体模型的建立比较简单，只要所有的面或体能接合成一个体就可以；对应网格划分时，平面结构一定要由四边形或三边形的面相接而成，立体结构一定要由六面体相接而成。然后说明本论文中龙门铣床主轴滑枕模型的设计参数及建立方法。龙门铣床主轴滑枕工作状态为：1、 输入电机（交流伺服）：功率37kW，额定转速1500rpm，额定扭矩235.5Nm；2、 传动箱传动比：高挡1.4，低挡6.776；3、 主轴转速220rpm，最大输出扭矩1595Nm；4、 使用刀具直径200mm，刀盘齿数10，刀盘厚度70mm；5、 主轴直径128.57mm；6、 滑枕与滑座之间靠六面导轨、压板约束，长度为1500mm；7、 滑枕材料为球墨铸铁QT600-3A;8、 滑枕全长2500mm，滑枕伸出滑座1000mm，使用直径200mm的刀盘，承受切削扭矩1595Nm，环境温度变化15，电机与传动箱发热的温升为30。有限元模型建立的好坏关系到分析计算的准确性和计算成本。一般而言，可采用三维CAD软件建立待分析结构的三维实体模型，然后通过初始图形交换规范 (Initial Graphics Exchange Specification，IGES) 导入有限元分析软件中，然而，对复杂模型而言，该方法基本上不能成功。因此，使用较多的利用有限元分析软件本身的建模功能，忽略细节信息，获得具有几何近似性的求解模型。本论文采用ANSYS软件，用自底向上法（Bottom-up Method），即利用点、线、面、体的模型生成方法，编写求解命令流文件，生成滑枕模型，并求出滑枕的变形量及其分布情况,对滑枕的结构进行动力学分析。滑枕主轴组合模型：有限元分析实体模型如图1(a)所示，网格剖分如图1(b)所示。用SOLID45单元求解，划分单元数目68939个。 （a）实体模型 （b）网格剖分图1 滑枕主轴组合模型3.2 主轴滑枕静力分析静力分析计算在固定不变的荷载作用下结构的效应，它不考虑惯性和阻尼的影响，例如结构受随时间变化荷载的情况。可是，静力分析可以计算那些固定不变的惯性荷载对结构影响（例如重力和离心力），以及那些可以近似为等价静力作用的随时间变化荷载（例如通常在许多建筑规范中所定义的等价静力风载和地震荷载）。静力分析用于计算由那些不包括惯性和阻尼效应的荷载作用于结构或部件上所引起的位移、应力、应变和力。固定不变的荷载和响应是一种假定，即假定荷载和结构的响应随时间的变化非常缓慢。静力分析所施加的荷载包括：外部施加的作用力和压力、稳态的惯性力（如重力和离心力）、位移荷载及温度荷载。静力分析既可以是线性的也可以是非线性的。非线性静力分析包括所有的非线性类型：大变形、塑性、蠕变、应力刚化、接触（间隙）单元以及超弹性单元等。3.2.1 加强筋厚度为15mm时主轴滑枕静力分析工况：滑枕伸出滑座1000mm，约束住滑槽3个面两个方向移动，同时约束住滑槽沿Z方向的移动，约束加在侧面上一个小区域。采用SOLID45单元求解，划分单元数目68939个。将铣削力作为动态力，乘以动载荷系数10，则实加力为：10F17975N1079750N。图2(a)、2(c)所示为变形图，最大变形为：0.14122mm。图2(b)、2(d)所示为应力云图；最大应力为集中力作用点，而滑块上应力不超过1.402MPa，该结构强度足够。 (b) X方向应力云图(a) X方向变形图 (d) 总应力云图(c) 总变形图图2 变形和应力云图结论：工况求解获得最大变形为0.14122mm，应力求解结果远远小于钢材屈服极限306Mpa，结果强度足够。3.2.2 加强筋厚度为20mm时主轴滑枕静力分析工况：滑枕伸出滑座1000mm，约束住滑槽3个面两个方向移动，同时约束住滑槽沿Z方向的移动，约束加在侧面上一个小区域。采用SOLID45单元求解，划分单元数目68939个。将铣削力作为动态力，乘以动载荷系数10，则实加力为：10F17975N1079750N。图3(a)、3(c)所示为变形图，最大变形为：0.14027mm。图3(b)、3(d)所示为应力云图；最大应力为集中力作用点，而滑块上应力不超过1.412MPa，该结构强度足够。(b) X方向应力云图(a) X方向变形图 (d) 总应力云图(c) 总变形图图3 变形和应力云图结论：工况求解获得最大变形为0.14027mm,应力求解结果远远小于钢材屈服极限306Mpa，结果强度足够。3.2.3 加强筋厚度为25mm时主轴滑枕静力分析工况：滑枕伸出滑座1000mm，约束住滑槽3个面两个方向移动，同时约束住滑槽沿Z方向的移动，约束加在侧面上一个小区域。采用SOLID45单元求解，划分单元数目68939个。将铣削力作为动态力，乘以动载荷系数10，则实加力为：10F17975N1079750N。图4(a)、4(c)所示为变形图，最大变形为：1.735mm。图4(b)、4(d)所示为应力云图；最大应力为集中力作用点，而滑块上应力达到576.261MPa，该结构强度不够。 (b) X方向应力云图(a) X方向变形图 (d) 总应力云图(c) 总变形图图4 变形和应力云图结论：工况求解获得最大变形为1.735mm，应力求解结果大于钢材屈服极限306Mpa，结果强度不够。3.2.4 结论由以上3点可以看出，在相同工况下，加强筋厚度为15mm时，求解获得最大变形为0.14122mm,应力求解结果1.402MPa远远小于钢材屈服极限306Mpa，强度足够；加强筋厚度为20mm时，求解获得最大变形为0.14027mm,应力求解结果1.412MPa远远小于钢材屈服极限306Mpa，强度足够；加强筋厚度为25mm时，求解获得最大变形为1.735mm,应力求解结果576.261MPa大于钢材屈服极限306Mpa，强度不够。相比较可以看出，加强筋厚度为15mm、20mm时，滑枕强度都足够。而且可以发现，一方面，变形最大的位置在滑块上下底面靠近刀盘的部位，应该采取结构措施，减少变形量；另一方面，当单侧力加载时，变形量普遍偏大，其原因在于滑块为弯扭组合变形。同时，假如结构载荷对称性好，对减少滑块变形有利。3.3 主轴滑枕动力学分析针对该结构具有稳定的激励源（电机），对结构进行模态分析、瞬态动力学分析和谐响应分析，求出系统的模态频率、模态振型、瞬态动力响应及谐响应，考察结构抗振动性。针对该结构主轴刚性足够的特点，并结合排查问题的需要，在对结构进行合理简化的基础上，分析主轴滑枕在力矩作用下的变形和应力发布状况。3.3.1 主轴滑枕模态频率模态分析主要用于确定设计结构或机械部件的振动特性，即结构的固有频率和各阶振型，它们是承受动态荷载结构设计中的重要参数，也是其他各类型动力学分析（如谐响应分析、瞬态动力分析等）的基础。ANSYS的模态分析是一个线性分析，因此在模态分析中，任何非线性特性，例如塑性和接触单元，即使定义了也会被忽略。ANSYS求解模态分析的方法有子空间法、分块Lanczos法、缩减法、非对称法、阻尼法、QR阻尼法以及PowerDynamics法等。在很多场合，模态分析都起到举足轻重的作用，例如结构都必须避免共振。进行模态分析之后，可以了解结构的固有频率和振动型式，并对此采取必要的措施，从而避免在使用中由于共振的因素造成不必要的损失。工况：滑枕伸出滑座1000mm，约束住滑槽3个面两个方向移动，同时约束住滑槽沿Z方向的移动，约束加在侧面上一个小区域。(1)加强筋厚度为15mm时主轴滑枕模态频率前10阶模态频率求解结果如表1所示：表1 前10阶频率(Hz)阶数频率（HZ）阶数频率（HZ）1163.656807.202168.277841.893392.9881173.14418.3191194.95766.59101256.9结论：基频(第1阶固有频率)为163.65Hz。远高于电机工频激励（1500rpm/60m=25Hz）。因此，滑枕本身不可能由于传递系统激励作用而产生过大的振动。(2)加强筋厚度为20mm时主轴滑枕模态频率前10阶模态频率求解结果如表2所示： 表2 前10阶频率(Hz)阶数频率（HZ）阶数频率（HZ）1163.906808.942168.697842.573392.8381174.34421.1491201.25768.55101266.8结论：基频(第1阶固有频率)为163.90Hz。远高于电机工频激励（1500rpm/60m=25Hz）。因此，滑枕本身不可能由于传递系统激励作用而产生过大的振动。(3)加强筋厚度为25mm时主轴滑枕模态频率前10阶模态频率求解结果如表3所示：阶数频率（HZ）阶数频率（HZ）1163.986810.272168.707843.293392.8381171.94423.8991205.65768.43101275.8表3 前10阶频率(Hz)结论：基频(第1阶固有频率)为163.98Hz。远高于电机工频激励（1500rpm/60m=25Hz）。因此，滑枕本身不可能由于传递系统激励作用而产生过大的振动。(4)结论比较表1、表2、表3中所得模态频率，可以看出，工况基频分别为163.65Hz、163.90 Hz、163.98 Hz，并且3个基频相差不大，都远高于电机工频激励频率（1500rpm/60m=25Hz）。在相同工况下，随着加强筋厚度的增大，相同阶数下主轴滑枕的固有频率也在相应地增大。通过模态分析可知：该结构不会因为电机工频率激励而产生共振。3.3.2 主轴滑枕模态振型 模态分析是用来确定结构的振动特性的一种技术，通过它可以确定自然频率、振型和振型参与系数（即在特定方向上某个振型在多大程度上参与了振动）。 进行模态分析可以使结构设计避免共振或以特定频率进行振动（例如扬声器），可以使工程师认识到结构对于不同类型的动力载荷是如何响应的，也有助于在其他动力分析中估算求解控制参数（如时间步长）。由于结构的振动特性决定结构对于各种动力载荷的响应情况，所以在准备进行其他动力分析之前首先要进行模态分析。工况：滑枕伸出滑座1000mm，约束住滑槽3个面两个方向移动，同时约束住滑槽沿Z方向的移动，约束加在侧面上一个小区域。(1)加强筋厚度为15mm时主轴滑枕模态振型前6阶振型如图5所示，以弯扭组合变形为主，表明：一旦发生结构上共振或自激振动，将产生过大的弯扭组合变形。(b) 第2阶振型(a) 第1阶振型 (d) 第4阶振型(c) 第3阶振型 (e) 第5阶振型 (f) 第6阶振型图5 悬伸1000mm时滑枕主轴组合模型前6阶振型(2)加强筋厚度为20mm时主轴滑枕模态振型前6阶振型如图6所示，以弯扭组合变形为主，表明：一旦发生结构上共振或自激振动，将产生过大的弯扭组合变形。(b) 第2阶振型(a) 第1阶振型 (d) 第4阶振型(c) 第3阶振型 (e) 第5阶振型 (f) 第6阶振型 图6 悬伸1000mm时滑枕主轴组合模型前6阶振型(3)加强筋厚度为25mm时主轴滑枕模态振型前6阶振型如图7所示，以弯扭组合变形为主，表明：一旦发生结构上共振或自激振动，将产生过大的弯扭组合变形。(b) 第2阶振型(a) 第1阶振型 (d) 第4阶振型(c) 第3阶振型 (e) 第5阶振型 (f) 第6阶振型 图7 悬伸1000mm时滑枕主轴组合模型前6阶振型(4)结论由前面模态频率分析可知，不同加强筋厚度下，工况基频分别为163.65Hz、163.90 Hz、163.98Hz，远高于电机工频激励频率（1500rpm/60m=25Hz）。通过模态分析可知：该结构不会因为电机工频率激励而产生共振，而且随着加强筋厚度的增大，主轴滑枕的基频也相应增大，而相应的振型变形却相应减小。3.3.3 主轴滑枕瞬态动力学分析瞬态动力学分析完全不同于静力学分析，它分析结构的运动特性，包括各种运动或爆破问题的分析。动力学分析是结构分析的一大分支，有其自身的一套理论体系和求解方法，ANSYS的瞬态动力学分析中除了其自身的分析模块外，还有LS-DYNA模块。瞬态动力分析又称为时间历程分析，用来确定结构在随时间变化的荷载作用下的动力响应，可以用它来分析随时间变化的位移、应变、应力以及外荷载随意组合所产生的结构响应。在加载时间内，惯性和阻尼效果的作用较大，不能被忽略时采用瞬态动力分析，否则采用静力分析。瞬态动力学可采用完全法、缩减法、模态叠加法进行求解，在本论文中采用完全法进行瞬态动力学分析。工况：滑枕悬伸1000mm，约束住滑槽导轨面两个方向移动（X,Y）并约束住Z方向移动，主轴切削部位力时间关系如图8所示。根据F1T/D=1595Nm/0.2m=7975N。确定动态力幅值为7975N。假定动态过程时间历程作用时间为0.14秒。时间/S力/N00.040.080.140.2479754000图8 切削部位力时间关系(1)加强筋厚度为15mm时主轴滑枕瞬态动力响应时间-位移关系如表4所示：表4 时间-位移关系时间（s）UY-位移(mm)时间（s）UY-位移(mm)0.16471E-01-0.766466E-050.98824E-01-0.538134E-050.32941E-01-0.727627E-050.11529-0.572760E-050.49412E-01-0.589040E-050.13176-0.685712E-050.65882E-01-0.388823E-050.14000-0.101300E-040.82353E-01-0.396579E-05图9 所示为响应曲线，即时间与变形之间的关系曲线，由图9可知，在瞬态过程中，变形最大值为0.000004mm。图9 某点瞬态动力响应曲线结论：该结构在瞬态过程中，最大变形量为0.000004mm，相对于静态力作用(如前面分析结论所述的0.14122mm)而言，小了许多倍。如果精度要求高于0.000004mm，则必须作结构方面的改进措施，改善其动态性能。(2)加强筋厚度为20mm时主轴滑枕瞬态动力响应时间-位移关系如表5所示：表5 时间-位移关系时间（s）UY-位移(mm)时间（s）UY-位移(mm)0.40000E-03-0.126793E-050.20000E-01 -0.239513E-040.80000E-03-0.867286E-050.36000E-01-0.175465E-040.12000E-02-0.229383E-040.52000E-01 -0.232389E-040.16000E-02-0.283564E-040.68000E-01-0.279018E-040.20000E-02-0.154007E-040.84000E-01-0.205158E-040.24000E-02-0.198787E-050.10000 -0.196468E-040.28000E-020.546636E-050.11600 -0.250692E-040.32000E-020.941099E-050.13200-0.187185E-040.36000E-02-0.690426E-050.14000 0.575505E-060.40000E-02-0.235271E-04图10 所示为响应曲线，即时间与变形之间的关系曲线，由图10可知，在瞬态过程中，变形最大值为0.00001mm。图10 某点瞬态动力响应曲线结论：该结构在瞬态过程中，最大变形量为0.00001mm，相对于静态力作用(如前面分析结论所述的0.14027mm)而言，小了许多倍。如果精度要求高于0.00001mm，则必须作结构方面的改进措施，改善其动态性能。(3)加强筋厚度为25mm时主轴滑枕瞬态动力响应时间-位移关系如表6所示：表6 时间-位移关系时间（s）UY-位移(mm)时间（s）UY-位移(mm)0.40000E-03-0.105396E-050.20000E-01-0.203335E-040.80000E-03-0.725846E-050.36000E-01-0.143705E-040.12000E-02-0.193019E-040.52000E-01-0.195244E-040.16000E-02-0.239219E-040.68000E-01 -0.242914E-040.20000E-02-0.130052E-040.84000E-01-0.176592E-040.24000E-02-0.195506E-050.10000 -0.166764E-040.28000E-020.418660E-05 0.11600 -0.220956E-040.32000E-02 0.806730E-050.13200 -0.168064E-040.36000E-02-0.573370E-050.140000.100953E-050.40000E-02-0.200962E-04图11所示为响应曲线，即时间与变形之间的关系曲线，由图11可知，在瞬态过程中，变形最大值为0.000008mm。图11 某点瞬态动力响应曲线结论：该结构在瞬态过程中，最大变形量为0.000008mm，相对于静态力作用(如前面分析结论所述的1.735mm)而言，小了许多倍。如果精度要求高于0.000008mm，则必须作结构方面的改进措施，改善其动态性能。(4)结论由上面的分析比较可知，加强筋厚度不同，瞬态过程中的变形量是不同的，而且还可以看出，当加强筋厚度为15mm时，瞬态最大变形量最小。3.3.4 主轴滑枕周期激励下谐响应谐响应分析是确定一个结构在已知频率的正弦（简谐）载荷作用下结构响应的技术。其输入为已知大小和频率的谐波载荷（力、压力和强迫位移）；或同一频率的多种载荷，可以是相同或不相同的。其输出为每一个自由度上的谐位移，通常和施加的载荷不相同；或其他多种导出量，例如应力和应变等。 谐响应分析用于设计的多个方面，例如：旋转设备（如压缩机、发动机、泵、涡轮机械等）的支座、固定装置和部件；受涡流（流体的漩涡运动）影响的结构，例如涡轮叶片、飞机机翼、桥和塔等。进行谐响应分析可以确保一个给定的结构能经受住不同频率的各种正弦载荷（例如：以不同速度运行的发动机）；可以探测共振响应，并在必要时避免其发生（例如：借助阻尼器来避免共振）。工况：约束住滑槽导轨面两个方向移动（X,Y），并约束住Z方向移动采用SOLID45单元求解，划分单元数目68939个。运用模态叠加法求解。分析频率带为03000Hz。将铣削力作为一简谐力，则动态力幅值：F1T/D=1595Nm/0.2m=7975N。施加简谐激励力为：F= F1sinwt、FX=7975、FY=7975。(1)加强筋厚度为15mm时主轴滑枕周期激励下谐响应主轴上某点响应如图12所示，图12(a)(b)(c)分别为X、Y、Z方向的响应值。滑枕上某点响应如图13所示，图13(a)(b)(c)分别为X、Y、Z方向的响应值。(b) y方向的响应(a) x方向的响应 (c) 点响应(c) z方向的响应 图12 主轴上某点的响应 (b) y方向的响应(a) x方向的响应 (d) 点响应(c) z方向的响应图13 滑枕上某点的响应从图12和图13可以看出，在整个频率范围内，该结构强迫振动响应幅值不超过0.045mm。结论：通过谐响应分析可知：工况下强迫振动峰值不超过0.045mm，若该结构允许0.045mm以内的误差，则该结构不会因为周期性激励作用而引起的强迫振动对结构工作精度产生过大的影响。(2)加强筋厚度为20mm时主轴滑枕周期激励下谐响应主轴上某点响应如图14所示，图14(a)(b)(c)分别为X、Y、Z方向的响应值。滑枕上某点响应如图15所示，图15(a)(b)(c)分别为X、Y、Z方向的响应值。(b) y方向的响应(a) x方向的响应 (d) 点响应(c) z方向的响应 图14 主轴上某点的响应 (b) y方向的响应(a) x方向的响应 (d) 点响应(c) z方向的响应图15 滑枕上某点的响应从图14和图15可以看出，在整个频率范围内，该结构强迫振动响应幅值不超过0.0064mm。结论：通过谐响应分析可知：工况下强迫振动峰值不超过0.0064mm，若该结构允许0.0064mm以内的误差，则该结构不会因为周期性激励作用而引起的强迫振动对结构工作精度产生过大的影响。(3)加强筋厚度为25mm时主轴滑枕周期激励下谐响应主轴上某点响应如图16所示，图16(a)(b)(c)分别为X、Y、Z方向的响应值。滑枕上某点响应如图17所示，图17(a)(b)(c)分别为X、Y、Z方向的响应值。(b) y方向的响应(a) x方向的响应 (c)
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