基于机床整机有限元分析的横梁的轻量化设计

发布时间：2022-10-19 20:15

　　针对传统机床横梁设计中存在材料利用效率低、刚度不足和设计周期较长的问题,以某型号龙门加工中心横梁结构为研究对象,基于拓扑优化和筋板形式选择对横梁进行轻量化设计。首先对加工中心整机进行静力学分析、模态分析和谐响应分析,分析结果表明横梁为影响加工中心性能的关键零部件。然后以横梁为优化目标,对横梁进行拓扑优化,根据拓扑优化的材料分布情况设计了横梁的最优基本结构形式,通过对比选择静、动态性能较好的‘X’类型筋板进行布局,得到了最终的横梁优化结构。最后对优化的横梁结构进行验证,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,在横梁质量减轻2.1%的同时,优化后的整机的静刚度和前6阶固有频率均得到了不同程度的提高。 

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【文章目录】：
0 引言
1 整机静动态分析及优化目标确定
    1.1 机床整机结构分析
    1.2 机床整机有限元分析
    1.3 机床整机静力学分析
    1.4 机床整机的模态分析
    1.5 机床整机的谐响应分析
2 横梁的优化设计
    2.1 横梁拓扑优化的数学模型
    2.2 横梁的受力及静态特性分析
    2.3 横梁拓扑优化
    2.4 横梁的模型重构
3 横梁筋板的分析与选型
4 新横梁模型的验证
5 结论



本文编号：3694035