本文采用 SolidWorks 三维建模软件对 HTM40100 卧式车铣加工中心的立柱进行 设计建模，得到车床立柱的三维模型，如图 2－4 所示。

图 2-4 立柱的三维模型

2。3 HTM40100 机床立柱有限元模型

建立一个可靠而又准确的有限元模型，是一项非常重要的基础工作，它的可靠度 直接关系到计算结果是否正确，但实际工程中的问题往往比较复杂，结构形状、边界 约束条件、载荷的分布及大小等存在着各种各样的可能性，所以在建立有限元模型的 过程中，必须适当的对模型进行必要的简化。否则，一些结构的有限元分析计算会变 得很困难，有时甚至是不可能进行的。然而，这种简化后所得到的模型，会使得有限 元模型只能是近似的反映出实际工程问题。

车床在实际工作的过程中，立柱的工作状况比较复杂，动力学特性和静力学特性 都会受到多因素的影响。所以，在分析前需要对实体模型进行必要的简化处理。

（1） 假设立柱为定常线性系统，忽略非线性因素的影响；

（2） 假设立柱的材料为各向同性材料，密度均匀分布，并且为完全弹性体；

（3） 删减立柱模型上不重要的细节特征；比如：螺纹孔、斜向孔、起吊孔等， 这些细节特征对有限元分析结果的影响是可以忽略的。

（4） 对立柱结构上的一些特征进行修改，可以适当的提高网格划分的质量；比 如：填充细小的缝隙，把圆、倒角改为直角等措施。

（5） 灵活处理立柱上的一些重要特征。对于立柱上的一些重要螺纹孔，如果我 们提前在 SolidWorks 中三维建模后再导入 ABAQUS，则有些体积特征不会在 ABAQUS 中显现出来。对于这样的情况，可以在三维建模软件中放弃对螺纹孔特征 的建立[3]，而是在模型导入 ABAQUS 软件后，再创建孔。这样得到的模型就不会有 特征消失了。

2。4 本章小结

本章主要介绍了 HTM40100 型卧式车铣加工中心的整机模型及其布局，并应用 SolidWorks 三维建模软件，建立了 HTM40100 型卧式车铣加工中心立柱的 CAD 模 型，实现了在虚拟环境条件下建立机床立柱的三维建模，同时对立柱三维模型做了必 要的假设和简化，为有限元静力学分析、动力学分析及其模态分析和结构优化做出了 准备。文献综述

第三章 HTM40100 机床立柱静力学分析

3。1  静力学分析

静力学分析，是用于分析计算在载荷固定不变的情况下结构的响应。静力学分析 主要是从静力学平衡条件和胡克定理两个方面来对结构进行分析，主要用到材料力学、 结构力学和弹性力学等相关的力学知识[4]。由于结构的不同，静力分析可以分为线性 分析和非线性分析 [5][16]。

随着数学工具的普及和计算机技术发展，人们在实践中总结出了另外一种求解计 算的途径一一有限元法。实际验证表明，有限元法对于复杂结构的分析是一种很有效 的求解计算方法。在有限元分析的过程中，模型的前处理、载荷和边界条件的施加、 单元网格的划分都是关键环节，其处理方法得当性将直接影响到有限元分析计算结果 的精确性。

本章采用有限元分析软件 ABAQUS/CAE 对 HTM40100 型卧式车铣加工中心的 立柱进行有限元分析，通过研究结构的应力、位移变形对立柱模型进行预处理和结果 分析，综合衡量 HTM40100 型卧式车铣加工中心立柱的静态强度和刚度，然后对其 结构进行适当的改进。

3。2 HTM40100 机床立柱静力学分析内容

（1） 立柱结构约束 机床工作台和滑枕是与立柱直接相连的，因此立柱与这两者之间存在着约束。由