以重型臥式車床床身為研究對(duì)象,為滿足床身在靜剛度不降低條件下達(dá)到輕量化、動(dòng)靜態(tài)性能好這一要求,提出以質(zhì)量、最大變形和低階固有頻率為目標(biāo)的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法。通過(guò)正交實(shí)驗(yàn)法建立了床身低階固有頻率、最大變形和質(zhì)量關(guān)于筋板厚度的響應(yīng)面模型,并對(duì)模型的準(zhǔn)確性進(jìn)行了驗(yàn)證。運(yùn)用帶有非支配排序遺傳算法(NSGA-Ⅱ)對(duì)床身進(jìn)行多目標(biāo)優(yōu)化求解,得到了Pareto最優(yōu)解集。在此基礎(chǔ)之上,采用基于信息熵賦權(quán)的多目標(biāo)灰靶決策算法對(duì)Pareto解集進(jìn)行優(yōu)選。通過(guò)對(duì)最終方案進(jìn)行有限元分析,優(yōu)化后的床身動(dòng)靜態(tài)性能略有提高,質(zhì)量減輕了604kg。具體算例表明,該方法具有實(shí)用性。

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【部分圖文】：

圖1某型號(hào)重型臥式車床

某萬(wàn)能通用類重型臥式車床，如圖1所示。該機(jī)床可加工的最大工件重量為32t，最大回轉(zhuǎn)直徑為1600mm，主軸轉(zhuǎn)速范圍為（0.86～1500)r/min。主軸箱固定于基座之上，床身與該基座不是一體的。床身采用三導(dǎo)軌式結(jié)構(gòu)，且由兩段子床身拼接而成，子床身內(nèi)部包含著縱橫交錯(cuò)的筋板，起著支....

圖2靜力學(xué)分析結(jié)果

床身受力除了尾座、刀架、工件的重力以外，還包括加工過(guò)程中所受的切削力。將該力分解成沿不同坐標(biāo)軸上的三個(gè)分力，如圖1所示。其中進(jìn)給力Ff使床身產(chǎn)生拉伸變形，影響很小，不予考慮。在（xz）平面內(nèi)，主切削力Fc經(jīng)刀架作用于床身，通過(guò)工件對(duì)卡盤(pán)和尾座將產(chǎn)生反作用力F1、F2，同理，F(xiàn)3、....

圖3一階振型圖

可見(jiàn)，在其他條件不變的前提下，提高系統(tǒng)固有頻率或者增加結(jié)構(gòu)剛度均能夠改善床身動(dòng)態(tài)性能。由于床身只有低階固有頻率才有可能同工作頻率相等進(jìn)而發(fā)生共振，因而只考慮低階模態(tài)。模態(tài)分析結(jié)果，如表1所示。一階振型圖，如圖3所示。為了反映床身在動(dòng)態(tài)切削載荷下的性能變化情況，通過(guò)對(duì)導(dǎo)軌面施加頻率....

圖4幅頻特性曲線

為了反映床身在動(dòng)態(tài)切削載荷下的性能變化情況，通過(guò)對(duì)導(dǎo)軌面施加頻率為（250～400)Hz的切削激振載荷，采用完全法分60步計(jì)算出床身在切削簡(jiǎn)諧力作用下的無(wú)阻尼幅頻特性曲線，如圖4所示。不同的激振頻率對(duì)應(yīng)的幅值是不同的，在橫坐標(biāo)為297.5Hz、310Hz、332.5Hz附近出現(xiàn)峰....

本文編號(hào)：3909914