本文關(guān)鍵詞：DL-20MST數(shù)控機(jī)床關(guān)鍵零部件結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

《大連理工大學(xué)》 2013年

DL-20MST數(shù)控機(jī)床關(guān)鍵零部件結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)

王洪川  

【摘要】：隨著現(xiàn)代制造行業(yè)的迅猛發(fā)展,數(shù)控機(jī)床正向著高速、高精和高效方向發(fā)展。而數(shù)控機(jī)床的關(guān)鍵零部件的結(jié)構(gòu)特性直接影響數(shù)控機(jī)床的加工精度及工作穩(wěn)定性,因此零部件的設(shè)計(jì)成為數(shù)控機(jī)床制造領(lǐng)域研究的重點(diǎn)。為此,本文圍繞國家科技重大專項(xiàng)“汽車發(fā)動機(jī)柔性自動化生產(chǎn)線創(chuàng)新平臺”的數(shù)控機(jī)床的功能要求,以提高機(jī)床性能為目標(biāo),研究數(shù)控機(jī)床關(guān)鍵零部件的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù),為高檔數(shù)控機(jī)床的設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)。 本文以DL20-MST數(shù)控機(jī)床為研究對象,采用有限元分析法對機(jī)床的零部件進(jìn)行動靜態(tài)特性分析,尋找機(jī)床零部件的薄弱環(huán)節(jié)。依據(jù)有限元分析結(jié)果對關(guān)鍵零部件進(jìn)行基于響應(yīng)面法的目標(biāo)驅(qū)動尺寸優(yōu)化,探討機(jī)床結(jié)構(gòu)的輕量化設(shè)計(jì)技術(shù)。同時在此基礎(chǔ)之上對數(shù)控機(jī)床關(guān)鍵零部件進(jìn)行基于密度法的拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì),尋找最優(yōu)的零部件結(jié)構(gòu)形式。 首先,依據(jù)DL-20MST數(shù)控機(jī)床的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),提出適用于數(shù)控機(jī)床的有限元分析前處理方法,包括機(jī)床關(guān)鍵零部件網(wǎng)格劃分,約束、載荷的施加以及接觸面的設(shè)置等。通過對數(shù)控機(jī)床的實(shí)際工作情況的分析,在零部件之間設(shè)置合理的約束和載荷條件,模擬現(xiàn)場工況,創(chuàng)建數(shù)控機(jī)床關(guān)鍵零部件以及整機(jī)的有限元分析模型。 其次,利用有限元分析的方法進(jìn)行數(shù)控機(jī)床動靜態(tài)特性分析研究。根據(jù)靜力學(xué)理論,對數(shù)控機(jī)床關(guān)鍵零部件進(jìn)行靜態(tài)特性分析,獲得靜載荷作用下零部件的位移和應(yīng)力云圖,研究零部件各處的變形和應(yīng)力情況。采用模態(tài)分析的協(xié)法對關(guān)鍵零部件進(jìn)行動態(tài)特性分析,研究零部件的低階固有頻率、振型和數(shù)控機(jī)床整機(jī)的振動特性,為下文的結(jié)構(gòu)優(yōu)化分析提供參考。 第三,研究響應(yīng)面法和目標(biāo)驅(qū)動優(yōu)化設(shè)計(jì)方法,提出基于ANSYS將兩方法結(jié)合的數(shù)控機(jī)床關(guān)鍵零部件尺寸優(yōu)化設(shè)計(jì)方法。通過基于靈敏度分析的方法找到對零部件結(jié)構(gòu)性能影響較大的設(shè)計(jì)尺寸,然后以減輕重量為目的進(jìn)行基于響應(yīng)面法的目標(biāo)驅(qū)動優(yōu)化設(shè)計(jì),尋找零部件的最優(yōu)設(shè)計(jì)尺寸,實(shí)現(xiàn)數(shù)控機(jī)床關(guān)鍵零部件的輕量化設(shè)計(jì)。此外,對優(yōu)化后結(jié)構(gòu)的性能改善情況進(jìn)行了分析。 第四,研究基于變密度法的連續(xù)體拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)的方法,將連續(xù)體結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化協(xié)法應(yīng)用到數(shù)控機(jī)床關(guān)鍵零部件的輕量化設(shè)計(jì)中。分析數(shù)控機(jī)床關(guān)鍵零部件的結(jié)構(gòu)布局情況,基于變密度法在Optistruct平臺上對數(shù)控機(jī)床的關(guān)鍵零部件進(jìn)行后優(yōu)化設(shè)計(jì),研究零部件最合理設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)和最理想材料布局情況,并提出機(jī)床關(guān)鍵零部件的結(jié)構(gòu)改進(jìn)意見,提高數(shù)控機(jī)床關(guān)鍵零部件的設(shè)計(jì)水平

【關(guān)鍵詞】：
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：TG659
【目錄】：

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