面向机床整机动态性能的立柱结构优化设计研究

发布时间：2017-09-12 11:30

  本文关键词：面向机床整机动态性能的立柱结构优化设计研究

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【摘要】：针对某机床结构薄弱件立柱的结构优化设计,提出了一种基于拓扑优化、筋板形式选择与布局以及尺寸优化的结构设计方法。首先利用有限元法(finite element analysis,FEA)对机床整机进行动力学分析,模态分析与谐响应分析结果表明立柱为影响整机动态性能的关键结构件。然后以立柱结构为优化目标,对立柱进行拓扑优化,根据拓扑优化的材料分布情况设计了立柱的最优基本结构形式,再通过选择抗弯、抗扭刚度较好的W类型筋板进行布局与尺寸优化,得到了最终的立柱优化结构。最后对优化的立柱结构进行验证,分析结果表明:该结构设计方法有效地改善了整机的动态性能,在立柱质量减轻的前提下,优化后的整机前六阶固有频率均得到了不同程度的提高,其中一阶固有频率提高了10%以上;并且机床在x方向上的最大共振峰值下降了49.8%,y方向下降了70.1%,z方向下降了66.2%。
【作者单位】： 清华大学机械工程系;清华大学精密超精密制造装备及控制北京市重点实验室;电子科技大学机械电子工程学院;
【关键词】： 机床整机 动态性能 立柱 结构优化 拓扑优化 尺寸优化
【基金】：国家科技支撑计划(2012BAF01B02) 国家04科技重大专项(2013ZX04001-021)资助项目
【分类号】：TG502
【正文快照】： 0前言*随着现代加工制造业对机床加工精度、稳定性、可靠性等要求的不断提高,机床结构件的优化已逐渐向改善机床动态性能的方向发展。在机床结?国家科技支撑计划(2012BAF01B02)和国家04科技重大专项(2013ZX04001-021)资助项目。20150201收到初稿,20151017收到修改稿构件性能优

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 姜衡;管贻生;邱志成;张宪民;陈忠;许冠;;基于响应面法的立式加工中心动静态多目标优化[J];机械工程学报;2011年11期

【共引文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 黄志超;程雯玉;占金青;陈伟达;薛曙光;;基于目标驱动优化技术的自冲铆接机C型框架结构优化[J];锻压技术;2013年05期

2 郭伟;王建;李巨韬;;基于NSGA-Ⅱ算法的电容称重传感器抗偏载能力的优化[J];传感技术学报;2013年11期

3 钱尧一;侯亮;卜祥建;林森泉;李胜玉;;发动机舱排气引射系统多目标优化设计[J];工程机械;2014年01期

4 胡俊峰;徐贵阳;郝亚洲;;基于响应面法的微操作平台多目标优化[J];光学精密工程;2015年04期

5 赵丽梅;陈伦军;何锋;张大斌;李屹;罗瑜;;基于响应面法的反击式破碎机板锤多目标优化[J];煤炭学报;2013年S1期

6 管贻生;邓休;李怀珠;尹振能;吴文强;江励;;工业机器人的结构分析与优化[J];华南理工大学学报(自然科学版);2013年09期

7 曹净;丁文云;赵党书;宋志刚;桂跃;;基于LS-SVM响应面法的基坑支护结构优化设计[J];昆明理工大学学报(自然科学版);2014年04期

8 林洁琼;罗亮亮;谷岩;冯丽;;超精密研抛机床转摆机构的优化[J];机床与液压;2014年15期

9 覃频频;吴慧;洪旗;黄伟;;装载机变速箱体拓扑分析与多目标尺寸优化[J];机械设计与制造;2014年11期

10 王英乾;刘强;夏鸿建;龚俭龙;;基于遗传算法精密机床立柱的多目标优化[J];机床与液压;2014年21期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 刘世豪;龙门机床进给系统热—力耦合动态建模分析及优化方法研究[D];南京航空航天大学;2013年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 彭艳华;立式加工中心多目标优化设计[D];华南理工大学;2011年

2 盛猛;多层皮革高速裁剪机伺服进给系统多目标优化[D];浙江工业大学;2012年

3 李慧宇;基于RSM的液压支架结构优化设计研究[D];郑州大学;2013年

4 杜义康;铣车复合加工中心直驱转台动静态特性分析及结构优化[D];兰州理工大学;2013年

5 李小刚;基于不确定性的产品关键结构力学性能优化技术及其典型应用[D];浙江大学;2013年

6 江宏勇;变速箱试验台夹具系统设计及其CAE分析[D];合肥工业大学;2013年

7 陈晨;起重机伸缩臂综合性能及其多目标优化设计研究[D];湖南大学;2013年

8 龙四营;拉伸液压机预紧方案设计与压制性能优化仿真技术及其应用研究[D];浙江大学;2014年

9 张倩;直线电机驱动的数控机床误差分析与优化设计研究[D];北京交通大学;2014年

10 钱尧一;高原挖掘装载机冷却系统热平衡匹配与发动机舱结构优化[D];厦门大学;2014年

【二级参考文献】

中国期刊全文数据库 前6条

1 张志红;何桢;郭伟;;在响应曲面方法中三类中心复合设计的比较研究[J];沈阳航空工业学院学报;2007年01期

2 熊俊涛;乔志德;韩忠华;;基于响应面法的跨声速机翼气动优化设计[J];航空学报;2006年03期

3 黄红武,赵小青,宓海青,贺兵;基于有限元的超高速平面磨床整机动力学建模及模态分析[J];湖南大学学报(自然科学版);2005年04期

4 孙光永;李光耀;钟志华;张勇;;基于序列响应面法的汽车结构耐撞性多目标粒子群优化设计[J];机械工程学报;2009年02期

5 李艳聪;张连洪;刘占稳;魏巍;李森;;刚度和质量驱动的预紧组合框架式液压机多目标优化设计[J];机械工程学报;2010年01期

6 张建润;卢熹;孙庆鸿;彭文;姚树健;;五坐标数控龙门加工中心动态优化设计[J];中国机械工程;2005年21期

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 Ronald J.Schaefer;韩东选;;橡胶的动态性能(4)[J];橡胶参考资料;1995年10期

2 Ronald J.Schaefer;王贵一;;橡胶的动态性能(8)[J];橡胶参考资料;1996年08期

3 Ronald J.Schaefer;辜晓乐;;橡胶的动态性能(5)[J];橡胶参考资料;1995年11期

4 吴东锦,燕海亮,徐卫军,朱韶东;提高负重轮橡胶动态性能的研究[J];装甲兵工程学院学报;2003年02期

5 Philippe Magnien;陈子新;;测定橡胶动态性能的三种仪器的操作方法及性能[J];热带作物译丛;1984年03期

6 Ronad J.Schaefer;王韶晖;;橡胶的动态性能(七)[J];橡胶参考资料;1996年01期

7 Ronald J.Schaefer;伍兆敏;;橡胶的动态性能(1)[J];橡胶参考资料;1995年07期

8 朱琳;;具有良好耐热性、低温性能和动态性能的AEM[J];橡胶参考资料;2008年04期

9 姚翔;;老化过程中动态性能的稳定[J];橡胶参考资料;2003年02期

10 Ronald J.Schaefer;乔建新;;橡胶的动态性能(6)[J];橡胶参考资料;1995年12期

中国重要会议论文全文数据库 前1条

1 曹华珍;陈旭;荆勇;余军;班连庚;;广东直流多落点的动态性能和交直流相互影响初步分析[A];广东省电机工程学会2003-2004年度优秀论文集[C];2005年

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 杨帅;机械产品动态性能建模、分析、优化及工程应用研究[D];天津大学;2010年

中国硕士学位论文全文数据库 前2条

1 杨兆欣;测试系统辨识方法及动态性能改进研究[D];中北大学;2009年

2 孙磊;曲轴内铣机床动态性能分析与研究[D];沈阳航空航天大学;2012年

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