數(shù)控機(jī)床工作臺(tái)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化及其可靠性分析.pdf

1、近年來，隨著以汽車工業(yè)為代表的機(jī)電裝備工業(yè)和以航空航天為代表的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，與之相關(guān)的機(jī)械產(chǎn)品構(gòu)件變的日趨復(fù)雜多樣化且更加注重機(jī)械加工的精度和效率。機(jī)械構(gòu)件的加工精度和效率與數(shù)控機(jī)床的精度及可靠性水平變得日益密切，但是由于機(jī)床構(gòu)型更加復(fù)雜，在隨機(jī)因素的作用下極易發(fā)生故障或者加工精度降低。
　　本文以數(shù)控機(jī)床工作臺(tái)、底座、鞍座為主組成的系統(tǒng)為研究對(duì)象，在典型工作狀態(tài)下，分別進(jìn)行工作臺(tái)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的靜力學(xué)與動(dòng)力學(xué)分析。在靜力學(xué)分

2、析過程中采用綁定方式建立接觸對(duì);在動(dòng)力學(xué)分析過程中考慮接觸面對(duì)工作臺(tái)系統(tǒng)精度與性能的影響，采用彈簧阻尼單元建立接觸面動(dòng)力學(xué)分析模型。通過對(duì)工作臺(tái)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的靜力學(xué)和動(dòng)力學(xué)分析，得到系統(tǒng)受力后的最大位移、最大應(yīng)力以及固有頻率與相應(yīng)振型，由此分析了工作臺(tái)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)在工作過程中的薄弱環(huán)節(jié)。
　　運(yùn)用優(yōu)化設(shè)計(jì)理論，采用Isight軟件集成Solidworks與ANSYS開展工作臺(tái)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)優(yōu)化設(shè)計(jì)，將工作臺(tái)系統(tǒng)中各個(gè)部件的最大位移、一階固有頻

3、率以及重量作為優(yōu)化目標(biāo)，分別開展工作臺(tái)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)優(yōu)化。同時(shí)，通過動(dòng)態(tài)優(yōu)化獲取了設(shè)計(jì)變量與目標(biāo)變量的相關(guān)關(guān)系，以此評(píng)價(jià)了各個(gè)設(shè)計(jì)變量對(duì)目標(biāo)變量的影響程度。
　　采用最優(yōu)拉丁超立方試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法進(jìn)行樣本點(diǎn)抽樣，結(jié)合抽取的樣本點(diǎn)，運(yùn)用響應(yīng)面方法建立設(shè)計(jì)變量與目標(biāo)變量之間的數(shù)學(xué)模型，探索設(shè)計(jì)變量與目標(biāo)變量之間的量化關(guān)系并建立以最大位移表示的極限狀態(tài)方程;采用Monte Carlo與改進(jìn)的一次二階矩方法計(jì)算各個(gè)部件結(jié)構(gòu)的可靠度以及