对于大型硬齿面内齿圈的高精度磨削,在国内一直是一个难点,随着目前对高精度大型硬齿面内齿圈需求的增加,针对这一情况,在理论上已经完成了用于磨削大型硬齿面内齿圈的球形蜗杆砂轮磨齿机的设计。本文在整机理论研究的基础上,对磨齿机的回转工作台进行以提高结构刚度为目标的优化设计研究,基于拓扑优化并结合结构仿生,利用了一个新的思路来得到工作台更为合理的结构形态。本文主要完成一下的内容:介绍了对于磨削大型硬齿面内齿圈国内外的研究现状,并且综述了有限元分析、拓扑优化、结构仿生这三种方法在机床结构优化设计中的发展现状,并说明了本文的主要研究内容。参考球形蜗杆砂轮磨齿机整体的设计,对工作台的研究,设计了不同的方案并选择较优的方案。对工作台的个组成部分进行结构设计,选择工作台的定心方式、支撑方式、驱动方式。运用有限元分析软件对设计的工作台进行静力学分析和模态分析。利用密度法对工作台进行拓扑优化设计,分别以应变能最小和体积比最小作为目标。根据拓扑优化的结果,得到工作台台面的支撑结构合理的结构形式。根据结构仿生的方法,确定仿生原型,提取仿生原型中可利用的结构形态。以拓扑优化得到的结构形态为基础,结合仿生原型中的结构形态。对拓扑优化后的工作台进行建模,并对其进行静力学分析和模态分析,将结果与拓扑优化前工作台的有限元分析结果进行比较,验证优化效果。