數(shù)控銑床整機(jī)有限元分析及結(jié)構(gòu)優(yōu)化.pdf

1、隨著我國(guó)工業(yè)化進(jìn)程的不斷深入，使得對(duì)高精、高效的數(shù)控機(jī)床的需求不斷加大。由于傳統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)、類比等設(shè)計(jì)方法已無(wú)法滿足現(xiàn)代制造業(yè)發(fā)展的要求，故使用更加科學(xué)的優(yōu)化理論、方法對(duì)高檔機(jī)床進(jìn)行設(shè)計(jì)已然成為當(dāng)務(wù)之急。本文以某型數(shù)控銑床為研究對(duì)象，利用現(xiàn)代設(shè)計(jì)、分析方法在機(jī)床設(shè)計(jì)階段對(duì)機(jī)床的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)進(jìn)行了全面的動(dòng)靜態(tài)性能分析，并采用現(xiàn)代優(yōu)化算法和軟件對(duì)機(jī)床的關(guān)鍵零部件進(jìn)行了分析優(yōu)化。
　　應(yīng)用SolidWorks三維造型設(shè)計(jì)軟件建立了XK719數(shù)控

2、銑床機(jī)床的三維數(shù)模。在三維結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，運(yùn)用有限元分析軟件對(duì)XK719數(shù)控銑床進(jìn)行了關(guān)鍵零部件及整機(jī)的有限元建模，并對(duì)機(jī)床的關(guān)鍵零部件和整機(jī)結(jié)構(gòu)分別進(jìn)行了靜力學(xué)分析、模態(tài)分析和諧響應(yīng)分析。利用分析的結(jié)果，考核了機(jī)床結(jié)構(gòu)的靜態(tài)剛度、強(qiáng)度以及動(dòng)態(tài)特性，從而發(fā)現(xiàn)了初始設(shè)計(jì)方案中機(jī)床結(jié)構(gòu)的薄弱環(huán)節(jié)，為機(jī)床的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)提供了科學(xué)的依據(jù)。
　　本文采用了兩種優(yōu)化策略對(duì)機(jī)床結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化。第一種方法是利用有限元軟件包中的優(yōu)化模塊，以結(jié)構(gòu)質(zhì)量

3、和第1、2階固有頻率為目標(biāo)函數(shù)，以機(jī)床零件結(jié)構(gòu)壁厚為設(shè)計(jì)變量，首先通過(guò)靈敏度分析找出對(duì)結(jié)構(gòu)特性影響靈敏度高的設(shè)計(jì)變量，然后對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行尺寸優(yōu)化。第二種方法是首先在數(shù)理統(tǒng)計(jì)及試驗(yàn)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行拉丁超立方采樣以獲得采樣點(diǎn)，然后利用最小移動(dòng)二乘法對(duì)采樣點(diǎn)進(jìn)行擬合以獲得近似函數(shù)；最后，利用自適應(yīng)響應(yīng)面方法對(duì)近似函數(shù)進(jìn)行尋優(yōu)，以獲得最優(yōu)尺寸。綜合對(duì)比分析了兩種方法的特點(diǎn)及結(jié)果，最終采用方案二作為優(yōu)化設(shè)計(jì)的結(jié)果。該結(jié)果在整機(jī)質(zhì)量基本不變的情