高速精密数控车床床鞍结构参数多目标优化

发布时间：2019-07-27 08:43

【摘要】：为了实现机床关键部件的多目标优化设计,以一种高速精密数控车床的床鞍为研究对象,采用灵敏度分析和试验分析方法,研究床鞍结构参数对床鞍动态特性的影响规律;以床鞍的前两阶固有频率和质量为优化目标,以导轨悬伸长度、导轨跨距和滑块间距为设计变量,建立多目标优化方程;运用粒子群算法和模糊综合评判法得到最优解。优化后,床鞍的一阶固有频率提高33%,二阶固有频率提高4.13%,床鞍质量减轻7.76%。优化结果表明所提优化方法是可行的,为床鞍的优化设计提供了理论依据。
【图文】：

第１１期段明德等：高速精密数控车床床鞍结构参数多目标优化表２初始设计床鞍１阶～３阶固有频率和相应振型阶数固有频率／Ｈｚ振型表述１３００．９床鞍尾架在Ｙ方向上摆动２５２０．８床鞍尾架绕Ｘ轴扭动及下拖板在Ｙ方向上摆动３５４９．５在Ｙ方向上关于Ｘ轴对称弯曲由表２的模态分析结果可以看出，，床鞍的前三阶固有频率均在３００Ｈｚ以上，床鞍具备一定的低阶固有频率，但为了避免床鞍的固有频率与外界激励频率耦合发生共振，致使工件表面形成加工振纹而影响加工的精度和效率，需要对床鞍的结构进行进一步优化设计，以使床鞍的固有频率远离激振频率，为机床的提速预留空间。对比前三阶固有频率的分析结果可以看出，低阶模态频率（３００．９Ｈｚ）对床鞍结构动力性能的影响远远大于高阶模态（５４９．５Ｈｚ），因此本文略去对床鞍高阶模态的描述，以床鞍的前两阶固有频率ｆ１、ｆ２和质量ｍ作为床鞍的优化目标，对床鞍结构进行优化设计。２设计变量的选取为保证床鞍的动态特性，本文提出一种基于灵敏度［９－１０］分析来指导床鞍部件优化设计的方法。所谓灵敏度分析是指输出变化对周围条件变化的敏感程度，其数学意义为：对于函数ｇ＝ｇ（ｘ１，ｘ２，…，ｘｎ），函数值ｇ对变量ｘｉ变化的灵敏程度，即Ｓｉ＝

本文编号：2519892