本文關(guān)鍵詞：橫梁倒掛式激光切割機的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計

  更多相關(guān)文章： 激光切割機 有限元法 拓撲優(yōu)化 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) 遺傳算法

【摘要】：激光切割機已廣泛應(yīng)用到汽車工業(yè)、航空航天等制造領(lǐng)域,具有廣闊的市場前景。隨著市場對激光切割加工精度與速度要求越來越高,機床設(shè)計應(yīng)具有合理的結(jié)構(gòu)和優(yōu)良的動、靜態(tài)性能。針對激光切割機的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計,本文主要完成的工作如下:1)根據(jù)市場調(diào)研和產(chǎn)品定位確定激光切割機的技術(shù)性能指標,并分析各機床結(jié)構(gòu)特點選取橫梁倒掛式作為機床總體結(jié)構(gòu)。研究總體傳動方案并進行電機選型,在分析工作原理、技術(shù)特點的基礎(chǔ)上,完成整機結(jié)構(gòu)設(shè)計,建立機床三維數(shù)字化模型。2)基于Ansys Workbench,對機床整機模型進行靜力和模態(tài)分析,獲得了各方向變形、等效應(yīng)力及各階固有頻率與振型。根據(jù)分析結(jié)果得到機床薄弱環(huán)節(jié),并確定需優(yōu)化的部件。對縱梁提出改進方案并進行分析,對溜板進行拓撲優(yōu)化并結(jié)合仿真結(jié)果進行結(jié)構(gòu)優(yōu)化,使結(jié)構(gòu)更加合理,提高溜板靜動態(tài)特性。3)對橫梁結(jié)構(gòu)進行拓撲優(yōu)化,提出改進方案,選取合理的橫梁結(jié)構(gòu)參數(shù),建立橫梁結(jié)構(gòu)優(yōu)化模型。采用基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和遺傳算法,與模糊解法相結(jié)合的多目標優(yōu)化方法,通過正交試驗法確定網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練樣本,利用BP人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)極強的非線性映射功能,描述和處理橫梁結(jié)構(gòu)設(shè)計變量與其輸出量的關(guān)系,借助模糊解法得到多目標優(yōu)化模型的目標函數(shù),并通過遺傳算法的全局尋優(yōu)能力對激光切割機橫梁進行結(jié)構(gòu)優(yōu)化,使橫梁的質(zhì)量和剛度得到提高。4)對優(yōu)化后的整機結(jié)構(gòu)進行有限元分析,仿真結(jié)果表明機床靜態(tài)特性和動態(tài)特性均得到明顯提高。最后結(jié)合激光切割機設(shè)計及優(yōu)化研究結(jié)果,制造出激光切割機樣機,完成機床現(xiàn)場裝配與調(diào)試,激光切割機加工樣件滿足要求,驗證了本課題的研究成果。
【關(guān)鍵詞】：激光切割機 有限元法 拓撲優(yōu)化 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) 遺傳算法
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TG485
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-12
• 第一章 緒論12-18
• 1.1 課題背景及研究的目的和意義12-13
• 1.2 激光切割機國內(nèi)外發(fā)展概況13-14
• 1.2.1 國外激光切割機的發(fā)展概況13
• 1.2.2 國內(nèi)激光切割機的發(fā)展概況13-14
• 1.3 結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究14-16
• 1.3.1 結(jié)構(gòu)優(yōu)化理論及機床優(yōu)化發(fā)展現(xiàn)狀14-15
• 1.3.2 結(jié)構(gòu)優(yōu)化的類型15-16
• 1.4 課題主要內(nèi)容和章節(jié)劃分16-18
• 第二章 激光切割機的結(jié)構(gòu)設(shè)計18-30
• 2.1 激光切割機總體方案的設(shè)計18-19
• 2.2 傳動系統(tǒng)設(shè)計和電機選型19-24
• 2.3 激光切割機的結(jié)構(gòu)設(shè)計24-29
• 2.3.1 機床結(jié)構(gòu)設(shè)計24-27
• 2.3.2 自動交換工作臺裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計27-29
• 2.4 本章小節(jié)29-30
• 第三章 激光切割機的結(jié)構(gòu)有限元分析及其優(yōu)化30-49
• 3.1 有限元方法理論基礎(chǔ)及工具30-31
• 3.2 機床的整機結(jié)構(gòu)靜力分析31-34
• 3.3 機床的模態(tài)分析34-38
• 3.3.1 模態(tài)分析理論34-35
• 3.3.2 機床模態(tài)的有限元分析35-38
• 3.4 縱梁結(jié)構(gòu)分析及優(yōu)化38-42
• 3.4.1 縱梁結(jié)構(gòu)有限元分析38-40
• 3.4.2 縱梁結(jié)構(gòu)優(yōu)化40-42
• 3.5 溜板結(jié)構(gòu)分析及優(yōu)化42-48
• 3.5.1 溜板結(jié)構(gòu)有限元分析42-45
• 3.5.2 溜板結(jié)構(gòu)優(yōu)化45-48
• 3.6 本章小結(jié)48-49
• 第四章 激光切割機橫梁部件的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計49-67
• 4.1 橫梁結(jié)構(gòu)的有限元分析49-51
• 4.2 基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和遺傳算法的結(jié)構(gòu)優(yōu)化理論51-57
• 4.2.1 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)概述51-55
• 4.2.2 遺傳算法概述55-57
• 4.2.3 基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與遺傳算法優(yōu)化步驟57
• 4.3 橫梁的結(jié)構(gòu)優(yōu)化57-66
• 4.3.1 橫梁結(jié)構(gòu)的拓撲與形狀優(yōu)化57-60
• 4.3.2 橫梁結(jié)構(gòu)的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練60-62
• 4.3.3 橫梁結(jié)構(gòu)的多目標優(yōu)化模糊解法62-63
• 4.3.4 橫梁結(jié)構(gòu)的遺傳算法優(yōu)化63-66
• 4.4 本章小結(jié)66-67
• 第五章 激光切割機的開發(fā)67-73
• 5.1 整機的重新建模及有限元計算仿真67-68
• 5.2 機床控制系統(tǒng)概述68-69
• 5.3 機床的試運行69-71
• 5.4 加工試驗71-72
• 5.5 本章小結(jié)72-73
• 第六章 總結(jié)與展望73-75
• 6.1 總結(jié)73
• 6.2 展望73-75
• 參考文獻75-79
• 致謝79-80
• 在學(xué)期間的研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文80

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本文編號：629688