CN101628340A - 大型船用曲轴车床床头箱轴承间距的优化方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种大型船用曲轴车床床头箱轴承间距的优化方法，其步骤是：使用PRO/ENGINEER进行三维几何建模；进入PRO/ENGINEER子模块PRO/MECHANICA对模型定义物理属性，边界条件及载荷；对模型进行网格划分；进行有限元仿真分析；改变主轴轴承间距等进行有限元求解，得到分析结果，对比分析结果后，进而得到轴承的最佳间距，最终提高曲轴车床的精度。该方法主要是使用PRO/ENGINEER及其子模块PRO/MECHANICA进行三维建模，并在无缝联接的情况下进行有限元解析。由于使用了P法处理有限单元格，可以自动收敛，所以能高精度仿真大型船用曲轴车床主轴箱的整体变形，并且大大缩短了优化时间。

Description

大型船用曲轴车床床头箱轴承间距的优化方法
技术领域
本发明涉及一种车床床头箱轴承间距优化方法，尤其是一种用于船用曲轴车床床头箱轴承间距的优化方法。
背景技术
在大型船用曲轴车床中床头箱部分是车床的核心部分之一，而床头箱中主轴轴承支撑距离选定问题一直是一个难点，国外的主轴支撑距离选定都是建立在大量的实验数据与经验的基础上的。而目前曲轴车床从开始设计到生产这一周期时间越来越短，我国在这方面起步比较晚，没有大量的实验与经验数据，去做很多物理样机进行试验去得到优化结果费时费力，成本太高。所以，需要一种快速可行的优化解析方法是必要的。PRO/ENGINEER以及其子模块PRO/MECHANICA是有限元建模和分析的高端软件，它们之间存在着无缝动态链接，在几何模型中的修改可以直接反应在物理模型中，能够满足缩短优化时间的要求。
发明内容
本发明是要提供一种大型船用曲轴车床床头箱轴承间距的优化方法。
本发明的技术方案是：一种大型船用曲轴车床床头箱轴承间距的优化方法，具体步骤如下：
1.三维几何建模
使用PRO/ENGINEER进行主轴箱体、主轴、齿轮和轴承精密建模，并对模型进行装配；
2.施加物理约束载荷
进入PRO/ENGINEER子模块PRO/MECHANICA，施加物理约束及各类载荷，对模型进行物理特性，各类载荷、边界条件以及接触区域的设定；
3.设定轴承的刚度
4.网格划分
在PRO/MECHANICA中进行网格划分，并在力、温度或振动敏感区域进行网格的细划分；
5.有限元求解计算
改变主轴轴承间距以及同时相应改变床头箱体尺寸进行有限元求解，得到分析结果；
6.结果评定
不断改变主轴轴承间距，得出各种变形、应力的数据，进行评定，对比分析结果后，进而得到轴承的最佳间距，选出最优结果。
本发明的方法主要是使用PRO/ENGINEER及其子模块PRO/MECHANICA进行三维建模，并在无缝联接的情况下进行有限元解析。由于使用了P法处理有限单元格，可以自动收敛，所以能高精度仿真大型船用曲轴车床主轴箱的整体变形，并且大大缩短了优化时间。
附图说明
图1是本发明的优化流程图；
图2是大型船用曲轴车床主轴箱几何模型；
图3是大型船用曲轴车床主轴箱爆炸图；
图4是解析结果图示例图；
图5是大型船用曲轴车床主轴箱主轴重力方向变形示例图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的仿真模拟分析方法做进一步的说明。
以做静态分析为例，具体步骤如图1所示：
1.使用PRO/ENGINEER进行精密三维几何建模
使用PRO/ENGINEER进行精密建模，并对模型进行装配，如图2所示。图3是装配图的零件爆炸图表示，表示了该模型精确地仿真了实际物理模型。
2.进入PRO/ENGINEER子模块PRO/MECHANICA，施加物理约束及各类载荷。
对模型进行物理特性，各类载荷、边界条件以及接触区域的设定。
3.对轴承的刚度进行设定
在各种不同的曲轴车床中，存在着各式各样的轴承，每种轴承的刚度性能也是不同的。所以要根据不同的轴承刚度性能对其进行不同设置。
4.在PRO/MECHANICA中进行网格划分
PRO/MECHANICA是PRO/ENGINEER的子模块，它们之间是无缝连接的，不会因几何模型向物理模型导入导出而出现任何误差。
5.有限元求解计算
PRO/MECHANICA在进行有限元计算时采用P法来进行计算，也就是说通过自动加大位移函数的多项式的次数来提高解析精度。因此仿真计算速度快，精度高。计算结束，图4是表示主轴箱体整体变形图的一例。图5是表示主轴的中心线沿重力方向的变形的一例。
6.结果评定
不断改变主轴轴承间距，得出各种变形、应力的数据，进行评定，选出最优结果。
该方法运用了PRO/ENGINEER和PRO/MECHEMICA的无缝连接，有效避免了数据转换时的数据丢失与修补的缺点，仿真计算速度快，精度高。

Claims (1)

1.一种大型船用曲轴车床床头箱轴承间距的优化方法，其特征在于，具体步骤如下：
(1)三维几何建模
使用PRO/ENGINEER进行主轴箱体、主轴、齿轮和轴承精密建模，并对模型进行装配；
(2)施加物理约束载荷
进入PRO/ENGINEER子模块PRO/MECHANICA，施加物理约束及各类载荷，对模型进行物理特性，各类载荷、边界条件以及接触区域的设定；
(3)设定轴承的刚度
(4)网格划分
在PRO/MECHANICA中进行网格划分，并在力、温度或振动敏感区域进行网格的细划分；
(5)有限元求解计算
改变主轴轴承间距以及同时相应改变床头箱体尺寸进行有限元求解，得到分析结果；
(6)结果评定
不断改变主轴轴承间距，得出各种变形、应力的数据，进行评定，对比分析结果后，进而得到轴承的最佳间距，选出最优结果。
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