龍門導(dǎo)軌磨床結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì).pdf

1、機(jī)床制造業(yè)是中國工業(yè)和國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)動(dòng)機(jī)和心臟，特別像龍門導(dǎo)軌磨床這樣的重大技術(shù)裝備，更是一個(gè)國家綜合國力的具體體現(xiàn)，在國民經(jīng)濟(jì)現(xiàn)代化的建設(shè)中起著重大作用。近年來，隨著國防、航空、高鐵、汽車和模具等重要裝備制造行業(yè)需求量的大幅增長，對(duì)磨床的精密度，可靠性及穩(wěn)定性要求越來越高。高檔龍門導(dǎo)軌磨床更是航空航天、汽車、船舶和發(fā)電設(shè)備制造等領(lǐng)域的必需，是產(chǎn)業(yè)升級(jí)的必備。長期以來，國內(nèi)磨床產(chǎn)業(yè)深陷于“低端混戰(zhàn)，高端失守”的局面，主要原因是缺乏整體設(shè)計(jì)

2、和研發(fā)能力，僅僅停留在仿制階段,沒有建立一套完整的創(chuàng)新設(shè)計(jì)理論，并借助先進(jìn)的設(shè)計(jì)理念，利用計(jì)算機(jī)技術(shù)結(jié)合優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，進(jìn)行開發(fā)設(shè)計(jì)。由于這些加工設(shè)備和技術(shù)國外對(duì)我國實(shí)行禁運(yùn)，所以，研發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的高端磨床設(shè)備十分必要和緊迫。
　　課題來源是長春工業(yè)大學(xué)與長春第一機(jī)床廠校企合作項(xiàng)目，在論文的撰寫過程中，主要進(jìn)行了以下工作。
　　1.對(duì)機(jī)床領(lǐng)域的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行了詳細(xì)的闡述，對(duì)比了國內(nèi)外龍門導(dǎo)軌磨床的研究發(fā)展，找出我國龍

3、門導(dǎo)軌磨床在研發(fā)和設(shè)計(jì)上的短板。
　　2.本文分析的重點(diǎn)—龍門導(dǎo)軌磨床工作臺(tái)的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)。采用有限元技術(shù)對(duì)工作臺(tái)進(jìn)行動(dòng)靜態(tài)特性分析，提出了以工作臺(tái)質(zhì)量最小，一階固有頻率最大為目標(biāo)，以最大變形量為約束條件的多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法。通過中心復(fù)合實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)選取合適的結(jié)構(gòu)有限元實(shí)驗(yàn)分析點(diǎn)，借助Ansys workbench有限元軟件對(duì)試驗(yàn)點(diǎn)處的工作臺(tái)質(zhì)量，一階固有頻率，最大變形量進(jìn)行分析計(jì)算。根據(jù)響應(yīng)值建立輸入?yún)?shù)和輸出響應(yīng)關(guān)系的二次響應(yīng)面

4、模型，并采用克里格插值方法對(duì)響應(yīng)面進(jìn)行插值重構(gòu)。利用哈默斯利抽樣方法，均勻抽取設(shè)計(jì)空間中的樣本點(diǎn)，對(duì)樣本點(diǎn)權(quán)衡排序，獲得比較優(yōu)良的初始種群。運(yùn)用NSGA-Ⅱ算法，對(duì)龍門導(dǎo)軌磨床工作臺(tái)的質(zhì)量和一階固有頻率進(jìn)行多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)，獲得Pareto（帕累托）優(yōu)化解集。在保證工作臺(tái)最大變形量不大于初始值的前提下，質(zhì)量降低了4.32％,一階固有頻率增加了41.08％。通過對(duì)比優(yōu)化前后工作臺(tái)的動(dòng)靜態(tài)特性可知，實(shí)現(xiàn)了輕量化設(shè)計(jì)的目的。
　　3.對(duì)龍