目录
1绪论1
2有限元原理1
2.1有限元法的基本思想1
2.2有限元法的发展概况2
2.3有限元法分类3
2.4有限元法分析过程4
3 ANSYS概述4
3.1 ANSYS的发展5
3.2 ANSYS的内容5
3.3 ANSYS的特征7
4 ANSYS的有限元法举例10
4.1实体建模11
4.1.1简单的三维建模11
4.1.2直齿圆柱齿轮的实体建模11
4.2直齿圆柱齿轮ANSYS有限元分析与典型算法的比较14
4.3加工中心机床整机热特性分析的必要性17
4.3.1 XH6650型卧式加工中心机床的有限元建模17
4.3.2机床的有限元模型的建立18
4.4机床的热特性研究19
4.4.1机床的热源与发热量的计算19
4.4.2机床的稳态温度场分析20
4.4.3机床的热变形分析20
5结论22
致谢23
参考文献24
4.3.1 XH6650型卧式加工中心机床的有限元建模
XH6650型高速卧式加工中心主要包括床身、立柱、滚珠丝杠( X，Y，Z方向)、电主轴(B轴)、拖板以及待加工的工件。床身固定在机床底座上，是机床的基本支撑件，因此床身的结构对加工精度产生较大的影响。立柱对加工精度也起着很重要的作用，在切削加工中，由于切削力的存在，形成固定振源，使加工精度降低，并在工件表面留下振纹。在高速加工机床迅速发展的过程中，进给系统速度的提高是实现高速的主要部件之一。经验可知，转速越高，预压越大，则丝杠螺母的稳定温度越高。此外高速电主轴的热稳定性问题、机床拖板结构的动态性能、工件本身的一些物理特性和加工形状将直接影响到机床的加工精度、精度稳定性和生产效率。
在本模型中为了简化计算，把工件简化为一实心圆柱体，但在机床整机的热分析中也不失其一般性。在对整机主要部件进行分析的基础上，建立了如图14所示的整机CAD模型。
4.3.2机床的有限元模型的建立
在整机有限元模型中，对各主要部件作了如下假设和定义：
a)滚珠丝杠部分。滚珠丝杠各部分间的结合面传热采用热接触单元模拟，床身总装配与滚珠丝杠之间由滚珠丝杠的支座相连，滚珠丝杠是机床整机的主要热源之一，发热量较大，它与床身总装配之间的热量交换通过在二者之间的结合面间建立热接触单元，定义热接触传导率来描述。
b)床身及其上各部件，简称床身总装配。一方面，床身总装配只有床身存在局部热源，在稳态热分析时，床身上各部件间的结合面对它们之间的热量传递影响不大，而床身及其上各部件的热容量会直接影响床身总装配的温度场；另一方面，考虑到机床整机模型的复杂性，因此，此处床身总装配处理成一个整体，不再考虑其上各结合面间的接触传热。床身与空气间的对流传热系数按自然对流条件给定。
c)电主轴部分。由于电主轴在此机床上采用自带的冷却的系统，故在机床上的影响要比滚珠丝杠的校但在整机中仍是一个不可忽略的热源，它与床身总装配之间的热量交换通过在二者之间的结合面间建立热接触单元，定义热接触传导率来描述。
d)工件部分。工件在切削中产生大量的切削热，但由于很大一部分随切屑带走，只有一小部分传人工件与刀具。它与床身总装配之间的热量交换通过与拖板的结合面间建立热接触单元，定义热接触传导率来描述。按照上述原则建立整机有限元模型，模型采用热实体。
