隨著我國(guó)深孔加工技術(shù)的迅猛發(fā)展,深孔機(jī)床在制造業(yè)中擁有不可替代的位置,其床身的動(dòng)靜態(tài)性能和自身質(zhì)量對(duì)整機(jī)性能均有影響。但是傳統(tǒng)的深孔機(jī)床床身多采用經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)或者仿照國(guó)外產(chǎn)品,故而導(dǎo)致其結(jié)構(gòu)冗余、質(zhì)量過大等問題,從而也就直接影響了孔的加工質(zhì)量。因此,突破傳統(tǒng)設(shè)計(jì),探究合理有效的優(yōu)化方法,對(duì)深孔加工技術(shù)的發(fā)展具有重要意義。結(jié)構(gòu)仿生是一種利用仿生學(xué)原理,通過提取自然界生物體結(jié)構(gòu)中有益的構(gòu)型規(guī)律或特點(diǎn),并將其應(yīng)用于機(jī)械結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的有效方法。本文以結(jié)構(gòu)仿生優(yōu)化作為關(guān)鍵技術(shù),以Z8016小直徑深孔鉆床床身作為研究對(duì)象,設(shè)計(jì)了一種基于龜殼結(jié)構(gòu)的床身筋板布局,并對(duì)其進(jìn)行了拓?fù)鋬?yōu)化和尺寸參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì),最終確定了可用于實(shí)際生產(chǎn)的綜合優(yōu)化型床身。研究?jī)?nèi)容包括:（1）基于UG軟件的床身原始結(jié)構(gòu)的參數(shù)化建模和有限元分析。介紹了Z8016小直徑深孔鉆床的基本參數(shù)以及床身構(gòu)型特點(diǎn),利用UG建立床身三維模型,導(dǎo)入ANSYS對(duì)它進(jìn)行模態(tài)分析與靜力學(xué)分析,求得床身的位移云圖以及應(yīng)力云圖,提取了床身的前5階固有頻率及振型圖,并對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析。研究表明,發(fā)現(xiàn)床身應(yīng)力和位移分布不均、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和剛度存在較大的冗余。（2）基于結(jié)構(gòu)... 

【文章來(lái)源】：中北大學(xué)山西省

【文章頁(yè)數(shù)】：85 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

基于頸椎結(jié)構(gòu)的仿生機(jī)床主軸滑枕

原型回轉(zhuǎn)工作臺(tái) 王蓮葉脈 綜合優(yōu)化型回轉(zhuǎn)工作臺(tái)圖 1.2 仿生型回轉(zhuǎn)工作臺(tái)劉良寶、陳五一[24]等以王蓮葉脈分支結(jié)構(gòu)形態(tài)為仿生原型，以飛機(jī)蓋板為優(yōu)化對(duì)象，結(jié)合 ANSYS 軟件對(duì)其內(nèi)側(cè)筋板進(jìn)行仿生優(yōu)化設(shè)計(jì)，為了達(dá)到更好的效果，還對(duì)筋板關(guān)鍵尺寸進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化。經(jīng)分析表明，雖然仿生型蓋板較原型結(jié)構(gòu)優(yōu)化不是特別明顯，但對(duì)其尺寸優(yōu)化后的仿生型蓋板在結(jié)構(gòu)效能、比強(qiáng)度方面有較大改善，質(zhì)量明顯減小。所以，要想有效提高優(yōu)化對(duì)象的力學(xué)性能，對(duì)仿生模型關(guān)鍵尺寸設(shè)計(jì)必須合理。吳華鋒[25]等以王棕樹干及其葉柄為仿生原型，通過有限元仿真，對(duì)它們進(jìn)行定性研究，發(fā)現(xiàn)了有用的多孔結(jié)構(gòu)以及三分叉結(jié)構(gòu)，將風(fēng)力機(jī)作為優(yōu)化對(duì)象，提取上述構(gòu)型規(guī)律，分別對(duì)風(fēng)力機(jī)關(guān)鍵件（塔架以及葉片）進(jìn)行仿生優(yōu)化設(shè)計(jì)。較原型相比，仿生型加強(qiáng)筋的分布體現(xiàn)出更好的承載能力與橫向抗曲能力；優(yōu)化后的葉根結(jié)構(gòu)雖然增大了，但其柔韌性也隨之增大了，這樣更能保護(hù)葉根結(jié)構(gòu)。此次優(yōu)化雖有一定效果，但也存在一些不足，即對(duì)王棕樹干及其葉柄的分析過于片面，還需從力學(xué)角度出發(fā)，多方面分析。

1.2.3 結(jié)構(gòu)仿生在機(jī)床領(lǐng)域的應(yīng)用研究隨著國(guó)內(nèi)外研究者不斷地探索以及結(jié)構(gòu)優(yōu)化法的發(fā)展，眾多具有創(chuàng)造性的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法也在不斷地被挖掘出來(lái)。其中，將結(jié)構(gòu)仿生優(yōu)化運(yùn)用于機(jī)床的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的方法為優(yōu)化設(shè)計(jì)開辟了新天地。近年來(lái)，機(jī)床結(jié)構(gòu)仿生優(yōu)化設(shè)計(jì)的研究取得了令人矚目的成果[28]現(xiàn)階段，國(guó)內(nèi)學(xué)者頗為重視運(yùn)用結(jié)構(gòu)仿生理論對(duì)機(jī)床結(jié)構(gòu)件進(jìn)行優(yōu)化的設(shè)計(jì)方法，北航的陳五一教授已針對(duì)多種機(jī)床結(jié)構(gòu)件，運(yùn)用結(jié)構(gòu)仿生的手段，對(duì)它們進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)并取得了一定的成果[29-31]。如通過對(duì)葉片拋磨機(jī)立柱內(nèi)部結(jié)構(gòu)形式基于生物體骨架載荷路徑的仿生設(shè)計(jì)，提高了其比剛度；研究王蓮葉脈構(gòu)型特點(diǎn)，對(duì) Lin MC6000 型龍門加工中心橫梁的筋板結(jié)構(gòu)形式重新設(shè)計(jì)，其整體結(jié)構(gòu)效能明顯提升。廣西工學(xué)院的項(xiàng)忠珂提取莖稈結(jié)構(gòu)特性，針對(duì)加工中心的工作臺(tái)結(jié)構(gòu)重構(gòu)出仿生型工作臺(tái)，并利用 ANSY對(duì)其進(jìn)行有限元分析，然后與原型工作臺(tái)的性能參數(shù)進(jìn)行分析對(duì)比，結(jié)果表明仿生型工作臺(tái)性能更加優(yōu)越[32]，如圖 1.3 所示。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于多頻拓?fù)鋬?yōu)化的深孔機(jī)床床身動(dòng)態(tài)分析[J]. 薄瑞峰,陰書玉,閆帥印,沈興全.  機(jī)械設(shè)計(jì)與研究. 2015(06)
[2]基于葉脈分枝結(jié)構(gòu)的飛機(jī)蓋板結(jié)構(gòu)仿生設(shè)計(jì)[J]. 劉良寶,陳五一.  北京航空航天大學(xué)學(xué)報(bào). 2013(12)
[3]基于拓?fù)鋬?yōu)化的深孔鉆床主軸箱的結(jié)構(gòu)重構(gòu)[J]. 張宏博,薄瑞峰,游小紅,沈興全.  機(jī)床與液壓. 2013(07)
[4]基于頸椎結(jié)構(gòu)的機(jī)床主軸滑枕仿生優(yōu)化設(shè)計(jì)[J]. 高瀚君,陳五一.  機(jī)床與液壓. 2013(05)
[5]具有層狀纖維纏繞的仿甲蟲鞘翅輕質(zhì)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)及其力學(xué)性能分析[J]. 周怡,郭策,朱春生,戴振東.  中國(guó)機(jī)械工程. 2011(16)
[6]基于靈敏度分析的機(jī)床輕量化設(shè)計(jì)[J]. 郭壘,張輝,葉佩青,段廣洪.  清華大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2011(06)
[7]基于有限元的加工中心工作臺(tái)筋板的仿生優(yōu)化[J]. 項(xiàng)忠珂,李尚平,唐滿賓.  組合機(jī)床與自動(dòng)化加工技術(shù). 2010(11)
[8]基于仿生學(xué)的機(jī)翼結(jié)構(gòu)剛度和強(qiáng)度設(shè)計(jì)研究[J]. 王飛,何景武.  飛機(jī)設(shè)計(jì). 2010(04)
[9]一種基于ESO算法的結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化方法[J]. 熊楚楊,陳五一,郭世軍.  機(jī)械設(shè)計(jì)與制造. 2009(10)
[10]低RCS立柱結(jié)構(gòu)仿生設(shè)計(jì)及仿真分析[J]. 焦洪杰,張以都,陳五一,趙嶺.  武漢理工大學(xué)學(xué)報(bào). 2009(05)

博士論文
[1]樹狀結(jié)構(gòu)找形優(yōu)化分析及結(jié)構(gòu)性能研究[D]. 張倩.天津大學(xué) 2014

碩士論文
[1]重型立式車床滑枕部件的結(jié)構(gòu)研究與設(shè)計(jì)[D]. 楊建民.燕山大學(xué) 2014
[2]T2120深孔鉆鏜床基礎(chǔ)件的參數(shù)化設(shè)計(jì)與拓?fù)鋬?yōu)化研究[D]. 潘紅軍.中北大學(xué) 2014
[3]可重構(gòu)深孔加工機(jī)床的設(shè)計(jì)與研究[D]. 張猛.中北大學(xué) 2013
[4]棕櫚科植物結(jié)構(gòu)力學(xué)性能研究與風(fēng)力機(jī)仿生[D]. 吳華鋒.華南理工大學(xué) 2013
[5]高速臥式加工中心立柱的輕量化設(shè)計(jì)[D]. 趙東平.蘭州理工大學(xué) 2012
[6]立式車床回轉(zhuǎn)工作臺(tái)結(jié)構(gòu)仿生優(yōu)化設(shè)計(jì)研究[D]. 王向彬.吉林大學(xué) 2012
[7]仿蝴蝶翅膀微納結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)[D]. 任飛多.華中科技大學(xué) 2012
[8]烏龜殼力學(xué)性能分析[D]. 張晨朝.大連理工大學(xué) 2011
[9]可重構(gòu)深孔加工機(jī)床及關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 仝偉國(guó).中北大學(xué) 2011
[10]基于有限元的CW6185車床副主軸箱結(jié)構(gòu)分析及優(yōu)化[D]. 高長(zhǎng)松.蘭州理工大學(xué) 2011



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