數(shù)控機床是裝備制造業(yè)的工作母機,是反映工業(yè)技術水平的重要設備,廣泛應用于工業(yè)生產(chǎn)制造的各個領域。我國的數(shù)控機床研發(fā)起步較晚,目前還處在一個高速發(fā)展和不斷突破的重要階段,與國際先進水平之間還有很大的差距,尤其是在結構設計和加工精度方面。本文以WH-7型臥式加工中心關鍵件立柱為研究對象,從臥式加工中心整機入手,通過有限元建模的方法分析了整機的動靜態(tài)特性,提出了一種新的立柱結構拓撲優(yōu)化方法并對其進行了優(yōu)化設計。全文主要內(nèi)容包括:（1）基于虛擬介質法的臥式加工中心主要結合面有限元建模及動靜態(tài)特性分析。對臥式加工中心進行有限元建模,分析整機的靜態(tài)性能,并在有限元模型的基礎上運用虛擬介質法對臥式加工中心的主要結合面進行建模,經(jīng)過模態(tài)分析和諧響應分析后得出了準確的動態(tài)性能數(shù)據(jù)。（2）引入滿意度權重因子的立柱折衷規(guī)劃法拓撲優(yōu)化。以臥式加工中心立柱為拓撲優(yōu)化目標,利用滿意度理論對折衷規(guī)劃法進行改良,建立了帶有多工況滿意度權重因子的多目標拓撲優(yōu)化數(shù)學模型,并設置5組不同柔度頻率目標函數(shù)權重比的拓撲優(yōu)化數(shù)學模型進行對照,最終選擇了結構清晰的柔度頻率權重比為0.7:0.3的優(yōu)化結果,在其基礎上進行處理,得出了... 

【文章頁數(shù)】：70 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 課題研究背景及意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀綜述
        1.2.1 機床動靜態(tài)特性分析
        1.2.2 結構拓撲優(yōu)化設計
        1.2.3 滿意度理論
    1.3 課題的研究方法與內(nèi)容
第二章 臥式加工中心建模及靜態(tài)特性分析
    2.1 靜態(tài)特性分析的基本理論
        2.1.1 有限元法
        2.1.2 靜力分析
    2.2 臥式加工中心建模
        2.2.1 臥式加工中心CAD模型
        2.2.2 臥式加工中心有限元模型
    2.3 臥式加工中心靜態(tài)特性分析
        2.3.1 切削力的計算
        2.3.2 臥式加工中心工況劃分
        2.3.3 臥式加工中心靜力分析
    2.4 本章小結
第三章 臥式加工中心結合面建模及動態(tài)特性分析
    3.1 動態(tài)特性分析的基本理論
        3.1.1 模態(tài)分析
        3.1.2 諧響應分析
    3.2 臥式加工中心結合面建模
        3.2.1 機械結合面研究概況
        3.2.2 結合面建模方法
        3.2.3 臥式加工中心結合面虛擬介質參數(shù)識別
        3.2.4 結合面虛擬介質參數(shù)計算及有限元建模
    3.3 臥式加工中心動態(tài)特性分析
        3.3.1 模態(tài)分析
        3.3.2 諧響應分析
    3.4 本章小結
第四章 立柱的拓撲優(yōu)化設計
    4.1 拓撲優(yōu)化理論概述
        4.1.1 拓撲優(yōu)化方法
        4.1.2 拓撲優(yōu)化求解算法
    4.2 立柱拓撲優(yōu)化數(shù)學模型
        4.2.1 折衷規(guī)劃法
        4.2.2 滿意度理論
        4.2.3 多目標拓撲優(yōu)化數(shù)學模型
    4.3 立柱拓撲優(yōu)化過程及結果分析
        4.3.1 立柱有限元模型前處理
        4.3.2 不同權重比下優(yōu)化結果分析
    4.4 本章小結
第五章 立柱拓撲模型的尺寸優(yōu)化設計
    5.1 試驗設計
        5.1.1 試驗設計方法
        5.1.2 Box-Behnken試驗設計
        5.1.3 響應面模型
    5.2 試驗響應面圖形分析
        5.2.1 質量指標響應面
        5.2.2 最大變形量指標響應面
        5.2.3 最大應力值指標響應面
        5.2.4 一階固有頻率指標響應面
    5.3 最優(yōu)方案選擇
        5.3.1 灰色關聯(lián)分析
        5.3.2 灰色關聯(lián)系數(shù)
        5.3.3 灰色關聯(lián)度
    5.4 優(yōu)化結果驗證
    5.5 本章小結
總結與展望
    全文總結
    研究展望
參考文獻
致謝
附錄A 攻讀學位期間所撰寫及錄用的學術論文


【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于模態(tài)參數(shù)驗證的機床結構件優(yōu)化設計[J]. 應申舜,林綠高,計時鳴.  浙江大學學報(工學版). 2018(10)
[2]結構拓撲優(yōu)化的一些基本概念和研究方法[J]. 周克民.  力學與實踐. 2018(03)
[3]基于神經(jīng)網(wǎng)絡建模的機床滑動結合面動態(tài)特性參數(shù)識別[J]. 朱堅民,周亞南,何丹丹,鄭洲洋.  振動與沖擊. 2018(07)
[4]基于ANSYS的旋挖鉆機動臂的拓撲優(yōu)化設計[J]. 黃會榮,賀明輝,倪亮軍,袁博陽.  機械設計與研究. 2017(04)
[5]基于耦合分析與加權滿意度的機械系統(tǒng)多目標協(xié)同優(yōu)化方法[J]. 馬軍,武柳洋,何文斌,明五一,曹陽.  中國機械工程. 2017(13)
[6]面向機床整機動態(tài)性能的立柱結構優(yōu)化設計研究[J]. 劉成穎,譚鋒,王立平,蔡釗勇.  機械工程學報. 2016(03)
[7]基于虛擬介質層的直線滾動導軌結合部動態(tài)特性分析[J]. 李欽奉,李坤,周瑞,朱旺成.  機床與液壓. 2015(21)
[8]中國制造業(yè)的核心能力、功能定位與發(fā)展戰(zhàn)略——兼評《中國制造2025》[J]. 黃群慧,賀俊.  中國工業(yè)經(jīng)濟. 2015(06)
[9]基于ICM拓撲優(yōu)化的加工中心床身輕量化設計[J]. 任帥,宋冬冬.  機床與液壓. 2014(13)
[10]基于虛擬材料的結合面建模與參數(shù)獲取方法[J]. 賈文鋒,張學良,溫淑花,陳永會,楊波.  太原科技大學學報. 2013(05)

博士論文
[1]移植ICM方法拓展的結構拓撲優(yōu)化SIMP方法[D]. 易桂蓮.北京工業(yè)大學 2014
[2]機械結構固定結合部動力學建模[D]. 田紅亮.華中科技大學 2011
[3]連續(xù)體結構靜力拓撲優(yōu)化方法與軟件開發(fā)[D]. 葉紅玲.北京工業(yè)大學 2005

碩士論文
[1]HT-4型臥式加工中心床身特性分析及優(yōu)化[D]. 李建龍.蘭州理工大學 2018
[2]高速臥式加工中心靜動態(tài)性能分析與結構優(yōu)化[D]. 譚鋒.電子科技大學 2015
[3]高速精密臥式加工中心的設計與研究[D]. 李云蘭.湖南大學 2014
[4]基于結合面參數(shù)的高檔數(shù)控機床動態(tài)特性分析與優(yōu)化[D]. 李奎.南京理工大學 2011
[5]考慮導軌結合面影響的數(shù)控機床動態(tài)特性分析及結構優(yōu)化[D]. 劉稱意.東北大學 2010
[6]機床雙螺栓固定結合面單元動力學參數(shù)識別[D]. 徐強.華中科技大學 2009



本文編號：3720622