[發(fā)明專利]一種面向機(jī)床有限元分析的絲杠螺母數(shù)據(jù)庫建立方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310217338.8
• 申請日: 2013-05-31
• 公開（公告）號: CN103294866A
• 公開（公告）日: 2013-09-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 牛文鐵;王俊強(qiáng)
• 申請（專利權(quán)）人: 天津大學(xué)
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 天津市北洋有限責(zé)任專利代理事務(wù)所 12201
• 代理人: 杜文茹

1.一種面向機(jī)床有限元分析的絲杠螺母數(shù)據(jù)庫建立方法，其特征在于，包括如下步驟：

（1）依據(jù)供應(yīng)商手冊，提取CAD模型驅(qū)動參數(shù)及動力學(xué)分析參數(shù)，并建立數(shù)據(jù)庫；

所述的CAD模型驅(qū)動參數(shù)包括：零件建模主驅(qū)動參數(shù)，用于驅(qū)動零件的建模；零件建模順序驅(qū)動參數(shù)，用于確定零件的建模順序及零件間的主驅(qū)動參數(shù)關(guān)系；

（2）依據(jù)數(shù)據(jù)庫驅(qū)動參數(shù)，建立相應(yīng)絲杠螺母組件的CAD參數(shù)化幾何模型；

（3）根據(jù)絲杠螺母尺寸參數(shù)，在有限元分析軟件中建立簡化的絲杠螺母副動力學(xué)模型；

（4）通過CAD及CAE軟件二次開發(fā)，從數(shù)據(jù)庫中提取絲杠螺母組件有限元分析參數(shù)，利用有限元分析軟件的命令流語言，加載至絲杠螺母副動力學(xué)模型。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種面向機(jī)床有限元分析的絲杠螺母數(shù)據(jù)庫建立方法，其特征在于，步驟（1）所述的零件建模主驅(qū)動參數(shù)包括：絲杠驅(qū)動參數(shù)為絲杠直徑和絲杠長度；螺母驅(qū)動參數(shù)為螺母內(nèi)徑；軸承驅(qū)動參數(shù)為軸承內(nèi)徑；軸承座驅(qū)動參數(shù)和電機(jī)座驅(qū)動參數(shù)為軸承座內(nèi)徑。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種面向機(jī)床有限元分析的絲杠螺母數(shù)據(jù)庫建立方法，其特征在于，步驟（1）所述的零件建模順序驅(qū)動參數(shù)是：絲杠直徑驅(qū)動螺母內(nèi)徑，絲杠軸端直徑驅(qū)動軸承內(nèi)徑，軸承外徑驅(qū)動軸承座內(nèi)徑和電機(jī)座內(nèi)徑；根據(jù)裝配關(guān)系，后建模的零件的主驅(qū)動參數(shù)依據(jù)先建模的零件的對應(yīng)參數(shù)確定。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種面向機(jī)床有限元分析的絲杠螺母數(shù)據(jù)庫建立方法，其特征在于，步驟（1）所述的動力學(xué)分析參數(shù)包括材料屬性和結(jié)合面參數(shù)，用于有限元分析。其中，材料屬性包括密度、彈性模量、泊松比、熱膨脹系數(shù)和熱傳導(dǎo)率；結(jié)合面參數(shù)包括：軸承副剛度和阻尼，螺母副剛度和阻尼。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種面向機(jī)床有限元分析的絲杠螺母數(shù)據(jù)庫建立方法，其特征在于，步驟（2）所述的建立相應(yīng)絲杠螺母組件的CAD參數(shù)化幾何模型過程如下：

1）依據(jù)零件驅(qū)動參數(shù)數(shù)據(jù)庫，確定各零件的建模順序：絲杠→螺母/軸承→電機(jī)座/軸承座，先建模的零件驅(qū)動后建模的零件；

2）依據(jù)零件模型尺寸參數(shù)數(shù)據(jù)庫，建立絲杠、螺母、軸承、電機(jī)座和軸承座CAD幾何模型；

3）根據(jù)絲杠螺母組件裝配關(guān)系，生成絲杠螺母組件裝配模型。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種面向機(jī)床有限元分析的絲杠螺母數(shù)據(jù)庫建立方法，其特征在于，步驟（3）所述的在有限元分析軟件中建立簡化的絲杠螺母副動力學(xué)模型，是從數(shù)據(jù)庫中提取驅(qū)動參數(shù)，利用有限元分析軟件的命令流語言的點(diǎn)、線、面命令，建立簡化的等效模型，用于有限元分析。

7.根據(jù)權(quán)利要求6述的一種面向機(jī)床有限元分析的絲杠螺母數(shù)據(jù)庫建立方法，其特征在于，所述的CAD模型的驅(qū)動參數(shù)包括：絲杠長度、直徑，螺母安裝面尺寸，電機(jī)座和軸承座尺寸。

8.根據(jù)權(quán)利要求6述的一種面向機(jī)床有限元分析的絲杠螺母數(shù)據(jù)庫建立方法，其特征在于，所述的簡化的等效模型如下：

1）將絲杠簡化為一根梁單元，其直徑與絲杠CAD模型的直徑相同，長度與絲杠CAD模型的長度相同；

1）將軸承簡化為一個(gè)節(jié)點(diǎn)單元，并與絲杠的端點(diǎn)重合，兩者間用軸承剛度單元連接，能夠添加X、Y、Z三個(gè)軸向剛度和阻尼值；

3）將軸承座和電機(jī)座分別簡化為殼單元，并應(yīng)用Mean單元與軸承連接，Mean單元表示軸承的位移取軸承座/電機(jī)座上節(jié)點(diǎn)位移的平均值；

4）將螺母部分由滾動體和螺母安裝面表示；滾動體由一個(gè)節(jié)點(diǎn)代表，與絲杠上對應(yīng)位置的節(jié)點(diǎn)重合，兩者應(yīng)用軸承剛度單元連接，能夠添加X、Y、Z三個(gè)軸向剛度和阻尼值；

5）將螺母安裝面簡化為殼單元，與滾動體應(yīng)用Mean單元連接，Mean單元表示滾動體的位移取螺母安裝面上節(jié)點(diǎn)位移的平均值。

9.根據(jù)權(quán)利要求1述的一種面向機(jī)床有限元分析的絲杠螺母數(shù)據(jù)庫建立方法，其特征在于，步驟（4）所述的分析參數(shù)包括：1）各零件材料屬性：密度、彈性模量、泊松比、熱膨脹系數(shù)和熱傳導(dǎo)率，添加至各零件模型上；2）動力學(xué)參數(shù)：軸承副的剛度和阻尼值、螺母副的剛度和阻尼值，添加至等效模型的軸承剛度連接單元上。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種面向機(jī)床有限元分析的絲杠螺母數(shù)據(jù)庫建立方法，其特征在于，通過有限元分析軟件二次開發(fā)程序，從數(shù)據(jù)庫中提取有限元分析參數(shù)，應(yīng)用有限元分析軟件的命令流語言將有限元分析參數(shù)自動加載至絲杠螺母等效CAE模型中，為機(jī)床的設(shè)計(jì)與仿真分析的提供支撐。