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减振刀杆系统的有限元分析摘要：刀具是机械加工制造中经常用到的工具，对机械加工制造非常重要，对刀杆进行减振处理设计，可以更好地对机床保护，提高加工精度，所以分析减振刀杆的特性就十分重要本文通过使用有限元软件用有限元法，分析了减振刀杆和非减振刀杆的特性和前十种重要模态普通刀杆为实心刀杆，减振刀杆为空心刀杆和内部安置减震块的方法两种刀杆，通过改变不同的参数，分别对两种刀杆进行静态和模态分析，得到的静刚度和特征频率和相对应的阵型云图，进行对比分析，可以得出不同的减振效果，从而对减振刀杆进行优化关键词：减振刀杆；静刚度；模态分析；固有频率；ANSYSV Finite element analysis of the system of tool rod Abstract：machine tool machining manufacturing frequently used tools for machining manufacturing is very important, the knife rod damping treatment design, can be better to protect and improve the machining accuracy, so the vibration reducing analysis tool bar characteristics is very important. In this paper, by using the finite element software using the finite element method, analysis the vibration tool bar and non vibration knife rod characteristics and the top ten kinds of important mode. Ordinary knife rod is defined as solid knife rod, the vibration damping tool bar is defined as hollow knife rod and internal damping block method of two kinds of knife rod, by changing different parameters, respectively, the two kind of knife rod static and modal analysis, static stiffness and characteristic frequency and relative Should the cloud formation, comparative analysis, can draw different damping effect, so as to optimize the vibration cutter.Keywords：tool rod；Static Stiffness；Modal Analysis；Natural Frequency；ANSYS目 录摘要…………………………………………………………………………………IAbstract………………………………………………………………………… II目录………………………………………………………………………………III1 绪论………………………………………………………………………………I1.1 背景和意义……………………………………………………………………11.2 国内外研究现状…………………………………………………………………错误!未定义书签。

1.2.1 国外发展现状…………………………………………………………………11.2.2 国内发展现状…………………………………………………………………11.3 主要研究能容……………………………………………………………………12 有限元及ANSYS……………………………………………………………………32.1 概述………………………………………………………………………………32.2 有限元的提出和应用……………………………………………………………32.2.1 有限元的发展…………………………………………………………………32.2.2 有限元法基本步骤……………………………………………………………32.2.3 有限元发展趋势………………………………………………………………52.3 ANSYS软件的主要功能……………………………………………………… 52.3.1 软件介绍………………………………………………………………………52.3.2 施加载荷………………………………………………………………………62.4 本章小结…………………………………………………………………………73 非减振刀杆有限元分析……………………………………………………………83.1概述………………………………………………………………………………83.2 结构介绍…………………………………………………………………………83.3 模型设计…………………………………………………………………………83.4 静态分析…………………………………………………………………………93.5 模态分析………………………………………………………………………113.6 小结……………………………………………………………………………174 减振刀杆有限元分析……………………………………………………………184.1 概述……………………………………………………………………………184.2 空心刀杆静刚度………………………………………………………………184.3 空心刀杆模态…………………………………………………………………204.4 内置式刀杆静刚度……………………………………………………………284.5 内置式刀杆模态………………………………………………………………304.6 小结……………………………………………………………………………375 总结和展望………………………………………………………………………385.1 总结……………………………………………………………………………385.2展望…………………………………………………………………………… 38参考文献……………………………………………………………………………39致谢…………………………………………………………………………………40附录…………………………………………………………………………………41附录一 实心刀杆……………………………………………………………………41附录二 空心刀杆……………………………………………………………………42附录三……………………………………………………………………………… 44附录四 求解和后处理………………………………………………………………47 1 绪论1.1 背景和意义国家的发展离不开机械，机械制造行业占有很重要的地位。

在机械加工过程中，由于战速非常高，极其微小的不稳定都会导致加工系统的不稳定，使刀具磨损或者加工表面不能达到要求，不能满足各种工作要求，尤其是使用直径较小的刀具时，刀具的振动更加突出，产生的不稳定也更加明显，而且此类刀具造价都比较贵，无形之中加大了制造行业的难度和加工的难度，刀具的变形有道具的跳动、本身的变形和加工过程中收到的力等在不一样的工作环境下收到的环境的影响也不一样，了解刀具的特征频率，对此类设计的制造和优化都有很大的帮助，也可以提前预测在使用过程中会遇到什么养的困难和问题一但此设计成功，并把这类刀杆用于我国的机械制造中，能大大提高产品的质量和企业的生产率，可以促进我国在这一领域进入先进行列1.2.1 国外发展现状在国外市场中，日本三菱公司和东芝公司已经有系列化的产品东芝公司减振刀杆是在刀具的两侧切除一部分，再嵌入刚度和强度大的材料，来提高刀杆的静刚度这种刀杆的原理简单，利用镶嵌在杆两侧的硬质材料和刀体粘结程度是影响刀杆质量国外AndrenL等人就提出了Euler
Bernoulli减振刀杆模型Evita Edhi, Tetsutaro Hoshi设计了一种新型摩擦阻尼器，能够有效地抑制高达10000赫兹的高频率颤振。

1.2.2 国内发展现状目前国内很多减振刀具都处于研究阶段，都是采用的增加刀体静刚度的方法但是大部分的减振措施都是在工艺上进行改良或是在加工过程中采用一些技巧也有学者利用ADAMS软件对减振刀杆动力学模型进行仿真优化分析1.3 主要研究内容我的课题是对某一种减振刀杆进行有限元分析，并分析前十种重要的模态利用有限元分析软件进行模型构造，模拟仿真以及应力分布等很多信息的研究，进一步为结构的设计和优化提供更加全面的信息，从中也可以看出有限元分析在机械的生产制造中的重要性第一章是绪论，主要介绍背景和意义、国内外研究现状第二章是有限元及ANSYS简介，主要包括有限元方法的发展和应用、ANSYS软件的发展和应用第三章是非减振刀杆的有限元分析，主要包括刀杆系统的结构介绍，分析刀杆的基本组成和基本尺寸，以及每一部分的作用；非减振刀杆的参数化建模、静态分析和模态分析，分别得到静刚度、固有频率以及各阶莫泰的振型第四章是减振刀杆的有限元分析，主要包括两种减振刀杆的参数化建模、静态分析和模态分析，分别得到静刚度、固有频率以及各阶莫泰的振型，并且进行结果的对比最后一部分为结论，通过对以上的分析对比，得出合理的结论。

2 有限元及ANSYS2.1 概述有限元分析(ANSYS)这个软件是美国ANSYS公司致力研发的集可以分析结构、流体、电场、磁场、声场于一体的大型通用有限元分析软件现在已经非常流行，广泛应用造船、国防、土木等行业2.2 有限元的提出和应用科学技术的迅速发展，人们对有限元的认识越来越深刻，这一技术越来越得到重视，而且，传统的计算方法会有很多的疏忽和错误，还会把几何的结构边界过于简化，导致计算结果与实际偏差过大，在这种情况下，似的有限元分析法有了更大的发展空间2.2.1 有限元的发展1943年，CoUr田戒提出了有限元法的基本思想他是第一个尝试着用定义在三角形区域上得分片连续函数与最小位能结合的原理，来解决扭转问题的人这算是最早提出有限元法思想的人，历史上的第一次100年后，电子计算机的普及，有限元法发展速度得到提升，已经应用于很多领域，由弹性力学扩展到了空间问题、板壳问题等等在实际中，设计的结果要经过一系列的分析来验证是否满足要求，有限元的法的目的就是把要分析的连续体分割成有限个单元的组合体，利用节点变量对单元内部来进行插值实现整体分析因此能否将实际的工程问题抽象为正确的力学模型，是否能将力学模型正确划分有限元集合是成功硬硬的关键。

简化过程中要判断实际结构的问题类型，是不是对称，载荷的大小等2.2.2 有限元法基本步骤有限元求解问。