本文關(guān)鍵詞：數(shù)控龍門銑床力學特性分析與多目標優(yōu)化

  更多相關(guān)文章： 數(shù)控龍門銑床 靜動態(tài)特性 多目標優(yōu)化 響應面模型 遺傳算法

【摘要】：數(shù)控龍門銑床是機械加工的工作母機,是軍工業(yè)、交通運輸業(yè)和電力工業(yè)等領域重要的加工設備。隨著對產(chǎn)品精度要求的提高,數(shù)控龍門銑床需要更好的綜合性能來滿足零件的加工精度。利用傳統(tǒng)經(jīng)驗設計的數(shù)控龍門銑床的結(jié)構(gòu)質(zhì)量笨重,沒有充分發(fā)揮結(jié)構(gòu)的優(yōu)點,因此,需要采用現(xiàn)代設計方法對數(shù)控龍門銑床結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化設計。本文以國內(nèi)某公司生產(chǎn)的數(shù)控龍門銑床為研究對象,研究了數(shù)控龍門銑床結(jié)構(gòu)的靜動態(tài)特性,對結(jié)構(gòu)進行了改進與優(yōu)化。本文研究的主要內(nèi)容如下:1.建立了數(shù)控龍門銑床結(jié)構(gòu)的三維模型與有限元模型。根據(jù)原有數(shù)控龍門銑床設計圖紙,采用Solidworks軟件建立了數(shù)控龍門銑床的三維模型。分析了數(shù)控龍門銑床極限加工工況,利用有限元簡化的原則建立了數(shù)控龍門銑床結(jié)構(gòu)的有限元仿真模型。2.研究了數(shù)控龍門銑床關(guān)鍵零部件及整機的力學特性。對數(shù)控龍門銑床橫梁、立柱與整機進行靜動態(tài)特性分析,得到了在極限工況下的變形與應力分布情況,獲取了前6階振型及固有頻率,找到了薄弱環(huán)節(jié),為后續(xù)結(jié)構(gòu)改進和優(yōu)化設計提供依據(jù)。3.改進了數(shù)控龍門銑床整機結(jié)構(gòu)的力學特性。根據(jù)數(shù)控龍門銑床整機的靜動態(tài)性能分析,找到整機的薄弱環(huán)節(jié),對整機進行了結(jié)構(gòu)改進。4.優(yōu)化了數(shù)控龍門銑床關(guān)鍵零部件的力學特性。根據(jù)數(shù)控龍門銑床橫梁與立柱部件的靜動態(tài)分析結(jié)果,結(jié)合正交試驗、響應面模型和遺傳算法對6個尺寸參數(shù)進行多目標優(yōu)化設計。優(yōu)化后橫梁最大變形量基本不變,一階固有頻率增加了5.52%,質(zhì)量減少了11.68%。優(yōu)化后立柱一階固有頻率基本不變,最大變形量減少了4.39%,質(zhì)量減少了10.45%。5.驗證了零部件優(yōu)化后對整機靜動態(tài)性能改善的效果。將橫梁和立柱結(jié)構(gòu)優(yōu)化后的模型重新裝配成整機,分析了優(yōu)化后整機的靜動態(tài)特性,并與原整機模型性能進行對比分析,優(yōu)化后整機將避免了共振的發(fā)生,且x、y和z向剛度分別提高了12.47%、10.16%、26.37%,前4階固有頻率分別增加了28.72%,7.03%,18.02%,2.60%,整機質(zhì)量減少了1480kg,比原整機質(zhì)量減少比重為5.24%,提高了整機的靜動態(tài)性能且同時減小了質(zhì)量,達到優(yōu)化的目的。
【關(guān)鍵詞】：數(shù)控龍門銑床 靜動態(tài)特性 多目標優(yōu)化 響應面模型 遺傳算法
【學位授予單位】：桂林電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TG547
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第一章 緒論8-14
• §1.1 引言8
• §1.2 課題研究背景和意義8-9
• §1.2.1 課題來源8
• §1.2.2 課題研究的背景8-9
• §1.2.3 課題研究意義9
• §1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀9-12
• §1.3.1 靜、動態(tài)特性的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀9-11
• §1.3.2 結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-12
• §1.4 本文主要研究內(nèi)容12-14
• 第二章 數(shù)控龍門銑床關(guān)鍵零部件及整機靜態(tài)特性研究14-27
• §2.1 引言14
• §2.2 數(shù)控龍門銑床簡介及三維模型的建立14-16
• §2.2.1 數(shù)控龍門銑床簡介14-15
• §2.2.2 數(shù)控龍門銑床三維模型建立15-16
• §2.3 結(jié)構(gòu)靜力學有限元求解方法16-17
• §2.4 切削力計算及極限工況的確定17-19
• §2.4.1 切削力計算17-18
• §2.4.2 數(shù)控龍門銑床極限工況確定18
• §2.4.3 有限元模型建立方法18-19
• §2.5 數(shù)控龍門銑床關(guān)鍵零部件靜態(tài)特性分析19-23
• §2.5.1 橫梁和立柱受力情況分析19-20
• §2.5.2 橫梁靜力學分析20-21
• §2.5.3 立柱靜力學分析21-23
• §2.6 數(shù)控龍門銑床整機靜態(tài)特性分析23-26
• §2.6.1 整機有限元模型建立23-24
• §2.6.2 數(shù)控龍門銑床接觸與材料設置24
• §2.6.3 整機靜力學分析求解24-25
• §2.6.4 數(shù)控龍門銑床整機的靜剛度25-26
• §2.7 本章總結(jié)26-27
• 第三章 數(shù)控龍門銑床關(guān)鍵零部件及整機動態(tài)特性研究27-35
• §3.1 引言27
• §3.2 結(jié)構(gòu)動力學有限元求解方法27-28
• §3.3 數(shù)控龍門銑床關(guān)鍵零部件動態(tài)特性分析28-31
• §3.3.1 橫梁的模態(tài)分析28-30
• §3.3.2 立柱的模態(tài)分析30-31
• §3.4 數(shù)控龍門銑床整機模態(tài)分析31-34
• §3.4.1 數(shù)控龍門銑床整機模態(tài)分析31-33
• §3.4.2 數(shù)控龍門銑床整機結(jié)構(gòu)改進33-34
• §3.5 本章總結(jié)34-35
• 第四章 基于響應面法的關(guān)鍵零部件多目標優(yōu)化設計35-60
• §4.1 引言35
• §4.2 多目標優(yōu)化的基本理論35-36
• §4.3 遺傳算法及其基本原理36-38
• §4.4 結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設計流程38-39
• §4.5 橫梁的尺寸優(yōu)化設計39-56
• §4.5.1 正交試驗方法與理論39-40
• §4.5.2 橫梁正交試驗方案及結(jié)果分析40-44
• §4.5.3 橫梁響應面模型的建立44-48
• §4.5.3.1 響應面函數(shù)選擇44-45
• §4.5.3.2 最小二乘擬合法45-46
• §4.5.3.3 求解響應面模型46-48
• §4.5.3.4 響應面模型精度驗證48
• §4.5.4 建立橫梁多目標優(yōu)化數(shù)學模型48-49
• §4.5.5 利用多目標遺傳算法尋求Pareto解49-53
• §4.5.6 參數(shù)靈敏度分析求最優(yōu)解53-54
• §4.5.7 橫梁優(yōu)化前后對比分析54-56
• §4.6 立柱的尺寸優(yōu)化設計56-57
• §4.7 整機性能對比分析57-59
• §4.7.1 優(yōu)化后整機的靜態(tài)特性分析57-58
• §4.7.2 優(yōu)化后整機的模態(tài)分析58-59
• §4.8 本章總結(jié)59-60
• 第五章 總結(jié)與展望60-62
• §5.1 研究工作總結(jié)60-61
• §5.2 展望61-62
• 參考文獻62-65
• 附錄65-67
• 致謝67-68
• 作者在攻讀碩士學位期間主要學術(shù)成果68

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前4條

1 文湘隆;胡業(yè)發(fā);丁國平;陳龍;;定子定位槽對徑向磁力軸承影響的研究[J];機床與液壓;2006年05期

2 葉元烈,秦東晨,陳麗華;薄壁覆蓋件的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計[J];機械強度;1999年03期

3 張軍;兆文忠;張維英;;振動板減振降重多目標優(yōu)化設計研究[J];機械強度;2008年03期

4 李善坡;隋允康;;響應面方法在二維連續(xù)體形狀優(yōu)化中的應用[J];力學與實踐;2006年02期

，

本文編號：919165