论文部分内容阅读
本文阐述了结构优化设计的类型与方法,介绍了国内外机床结构优化设计的发展现状及概况。基于结构设计与优化方法,对GT650螺旋锥齿轮铣齿机的结构优化进行分析研究,通过对整机及各关键部件进行动静态特性分析,从而展开优化设计。研究工作主要包括以下内容:(1)对铣齿机进行简化的三维建模及整机装配,结合其实际加工工况时的载荷及约束情况,对铣齿机整机进行动静态特性分析及计算。(2)对机床不同类型的元结构进行分析,以比刚度为评优标准选取动态性能较优的元结构,并采用变量化分析法去分析元结构的一些几何参数对其基频的影响,采用该元结构改进和优化机床结构部件的最小元结构,从而实现结构部件的优化。运用上述元结构的思想实现了滑台、滑座及立柱的结构优化。(3)采用截面拓扑方法对床身截面进行优化,通过截面拉伸和横向肋板分布,从而形成新的床身内部筋格形式。对床身进行参数化建模并导入ANSYS Workbench,实现有限元模型的参数化,并运用其模块中的响应面法的多目标优化方法对床身结构的外部尺寸和内部筋格尺寸进行参数优化。以床身的总变形量、质量和前三阶固有频率为优化目标,生成响应参考设计点,选取最符合设计要求的设计点,对床身结构尺寸进行改进优化,从而实现床身的结构优化。(4)将优化后的各个重要部件对整机重新装配并对整机的动静态特性进行分析,与原整机进行比较,数据显示出整机的动静态性能得到了相应的提高,验证了各部件的优化对整机优化的重要性。