數(shù)控銑床整機有限元分析及結構優(yōu)化.pdf

1、隨著我國工業(yè)化進程的不斷深入，使得對高精、高效的數(shù)控機床的需求不斷加大。由于傳統(tǒng)的經(jīng)驗、類比等設計方法已無法滿足現(xiàn)代制造業(yè)發(fā)展的要求，故使用更加科學的優(yōu)化理論、方法對高檔機床進行設計已然成為當務之急。本文以某型數(shù)控銑床為研究對象，利用現(xiàn)代設計、分析方法在機床設計階段對機床的結構系統(tǒng)進行了全面的動靜態(tài)性能分析，并采用現(xiàn)代優(yōu)化算法和軟件對機床的關鍵零部件進行了分析優(yōu)化。
　　應用SolidWorks三維造型設計軟件建立了XK719數(shù)控

2、銑床機床的三維數(shù)模。在三維結構設計的基礎上，運用有限元分析軟件對XK719數(shù)控銑床進行了關鍵零部件及整機的有限元建模，并對機床的關鍵零部件和整機結構分別進行了靜力學分析、模態(tài)分析和諧響應分析。利用分析的結果，考核了機床結構的靜態(tài)剛度、強度以及動態(tài)特性，從而發(fā)現(xiàn)了初始設計方案中機床結構的薄弱環(huán)節(jié)，為機床的結構優(yōu)化設計提供了科學的依據(jù)。
　　本文采用了兩種優(yōu)化策略對機床結構進行優(yōu)化。第一種方法是利用有限元軟件包中的優(yōu)化模塊，以結構質(zhì)量

3、和第1、2階固有頻率為目標函數(shù)，以機床零件結構壁厚為設計變量，首先通過靈敏度分析找出對結構特性影響靈敏度高的設計變量，然后對結構進行尺寸優(yōu)化。第二種方法是首先在數(shù)理統(tǒng)計及試驗設計的基礎上，對結構進行拉丁超立方采樣以獲得采樣點，然后利用最小移動二乘法對采樣點進行擬合以獲得近似函數(shù)；最后，利用自適應響應面方法對近似函數(shù)進行尋優(yōu)，以獲得最優(yōu)尺寸。綜合對比分析了兩種方法的特點及結果，最終采用方案二作為優(yōu)化設計的結果。該結果在整機質(zhì)量基本不變的情