本文關鍵詞：復雜支承件結構單元構型—性能—尺寸設計方法研究

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【摘要】：隨著中國經(jīng)濟的飛速發(fā)展,企業(yè)對制造業(yè)提出了更高的要求。如何在較短的時間內實現(xiàn)快速高效的設計成為了零件設計時需要解決的難題。目前復雜支承件的結構設計大多使用經(jīng)驗類比的設計方法以及局部改進的設計方法。傳統(tǒng)的設計方法不僅會造成零件材料的浪費同時也大大增加了設計的周期。但到目前為止,在復雜支承件設計方法環(huán)節(jié)各國都較為薄弱,因此對復雜支承件設計方法的進一步研究就顯得較為有意義。本文依托科技重大專項“高檔數(shù)控機床與基礎制造裝備”(NO.2015ZX04014-021)。在課題組支承零件的結構“概念-單元”設計方法的基礎上,本文進一步研究了復雜支承件結構單元構型-性能-尺寸設計方法。在定性研究支承件設計方法的基礎上,進一步研究了復雜支承件的定量化設計方法,給出了詳細的設計流程,并通過實例證明了該方法的有效性。本論文主要研究的內容如下：1、本文在課題組原有的結構單元分析的基礎上,通過對大量不同載荷下結構的主傳力路徑進行拓撲優(yōu)化,研究不同載荷下各結構的幾何特征,將各載荷下分析得出的結構稱之為基本結構單元。以各基本結構單元的邊框尺寸為變量,對其邊框尺寸進行優(yōu)化,獲得各載荷下可靠的設計數(shù)據(jù)庫。2、對復雜支承件內部基本結構單元的布局形式(數(shù)量、尺寸、排列)進行研究。將基本結構單元組合為組合結構單元,研究不同組合結構在各典型工況下性能的最優(yōu)化。根據(jù)支承件在各類工況下的載荷特性確定組合結構結構單元的類型,以支承件靜態(tài)性能最優(yōu)為目標,以基本結構單元構型的個數(shù)、尺度、排列組合次序為設計變量,結合基本結構構型的尺度-性能,確定支承件內部結構優(yōu)化布局方案。3、以某立式加工中心支承件立柱為例,運用復雜支承件結構單元構型-性能-尺寸設計方法對立柱支承件設計。以支承件的最大位移為結構方案設計的剛度性能評價指標,通過支撐件立柱新舊方案的性能對比分析,得到新立柱結構方案相比原有方案減重1%,支承件立柱的最大位移減小了12%。
【關鍵詞】：支承件 結構單元 響應曲面法 尺寸優(yōu)化
【學位授予單位】：大連理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TG502
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 緒論9-17
• 1.1 課題來源9
• 1.2 研究背景9-10
• 1.3 復雜支承件結構設計研究綜述10-15
• 1.3.1 復雜支承件結構設計方法與現(xiàn)狀研究10-13
• 1.3.2 課題組復雜支承件結構設計成果13-15
• 1.4 本文研究工作15-17
• 2 復雜支承件結構單元構型-性能-尺寸設計方法17-22
• 2.1 復雜支承件材料及外型分類17-18
• 2.2 支承件結構單元構型-性能-尺寸設計方法介紹18-21
• 2.2.1 支承件物理模型建立18-19
• 2.2.2 支承件結構設計19-21
• 2.3 本章小結21-22
• 3 基本結構單元構型-尺寸設計22-43
• 3.1 基本結構單元構型設計22-29
• 3.1.1 結構優(yōu)化概述22
• 3.1.2 結構單元類型特征22-24
• 3.1.3 基本結構單元構型設計24-29
• 3.2 基于響應曲面法的尺寸優(yōu)化可行性分析29-36
• 3.2.1 響應曲面法概述29-30
• 3.2.2 基于響應面法的結構單元尺寸優(yōu)化30-32
• 3.2.3 基于控制變量法的結構單元尺寸優(yōu)化32-36
• 3.3 基本結構單元尺寸優(yōu)化設計36-42
• 3.3.1 基本結構單元實體模型的建立36-37
• 3.3.2 基本結構單元邊界條件的確定37-38
• 3.3.3 基本結構單元尺寸優(yōu)化設計38-42
• 3.4 本章小結42-43
• 4 組合結構單元構型-尺寸設計43-55
• 4.1 組合結構單元性能分析43-47
• 4.1.1 同類型組合結構單元性能分析43-44
• 4.1.2 異類型組合結構單元性能分析44-47
• 4.2 結構單元組合數(shù)量的選擇47-53
• 4.2.1 結構單元組合模型47-49
• 4.2.2 結構單元組合數(shù)量性能分析49-53
• 4.3 本章小結53-55
• 5 復雜支承件結構單元構型-性能-尺寸設計應用55-67
• 5.1 機床立柱物理模型建立55-58
• 5.2 機床立柱結構設計58-66
• 5.2.1 機床立柱的概念設計58-59
• 5.2.2 機床立柱結構單元設計59-64
• 5.2.3 機床立柱靜態(tài)性能對比64-66
• 5.3 本章小結66-67
• 結論67-69
• 參考文獻69-72
• 致謝72-73

【參考文獻】

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本文編號：864998