核电专用轮槽数控铣床动态设计和结构优化

针对大型专用铣床CX056串联式的结构和它运动部件质量大的特点,用有限元法分析了该机床的动态特性.将模态分析和谐响应分析的结果作为该大型铣床动态设计和结构优化的依据,通过设计不同的结构和预置不同系列的参数,以整机固有频率的提高为目标函数,应用经验法和比较法提出了机床大件和整机的优化设计方案.     

抽油机支架的优化设计

应用有限单元法对电动机换向抽油机支架进行了优化设计与分析,建立了支架优化的有限元分析模型.经过优化分析计算结果表明优化后的支架在满足结构安全的条件下最大限度地发挥了结构各构件的承载能力;有限元优化分析目标可以支架重量为最小的优化目标,还可以对支架固有频率、阻尼比等有关支架系统的动态特性参数进行目标有限元优化分析.     

基于区间分析的主轴箱稳健优化设计

为了提高机床主轴箱的静、动态性能及其稳健性,采用区间模型描述不确定性,考虑设计参数的不确定性,建立主轴箱的优化模型;采用拉丁超立方试验设计方法,对主轴箱进行静、动态特性有限元仿真试验;采用Ｋｒｉｇｉｎｇ模型拟合主轴箱的静、动态特性;采用基于区间分析的非概率稳健优化设计方法,对主轴箱进行稳健优化设计,并通过有限元分析对主轴箱稳健优化设计结果进行验证。     

离心泵钣金支架结构动态分析与改进

离心泵的钣金支架是安装在泵上用于固定增压器的关键部件,其动态特性对泵和增压器的工作性能有重大影响。将有限元模态分析和测试引入支架的结构动态特性分析,通过对支架结构的模态计算和测试发现结构设计的不合理之处,在此基础上进行改进设计,并通过有限元模态计算和测试进一步验证支架改进设计的合理性。     

基于模态柔度的机床结合部动态刚度正交优化方法

针对合理分配机床结合部动态刚度的需要,提出一种基于模态柔度理论的机床结合部动态刚度优化方法.该方法通过计算机床各阶模态柔度比判定对机床动态特性影响显著的薄弱模态,建立以几个薄弱模态的最小模态柔度为目标函数的多目标优化模型.为提高优化计算效率,引入了灰色系统理论中的灰关联分析法与正交试验设计.以1台精密卧式加工中心为例,将该方法应用于立柱-主轴系统分布的直线导轨、滚珠丝杠和螺栓结合部动态刚度的优化设计,识别出X向直线导轨结合部动态刚度对机床动态特性影响最为显著,并确定了1组结合部动态刚度的最优解.数值仿真和试验结果验证了该方法的有效性与工程实用性.     

机床结构优化方法初探

本文针对具有静、动态性能约束条件的机床结构优化设计问题,分析了结构优化的搜寻方法和优化准则方法各自的特点,并对优化准则方法中的试凑过程提出了改进意见。通过机床主轴的有限元—优化设计计算实例,说明改进后的优化准则方法不但使计算程序得到简化,同时总的再设计迭代次数也进一步减少。本文为采用此种方法,对形状复杂的机床结构进行有限元—优化设计,提供了必要的依据。     

“箱中箱”结构立滑板的有限元分析及其优化设计

为了提高机床"箱中箱"结构立滑板的动静态特性,增强机床整机的刚性,在CAD/CAE集成仿真设计平台下,对立滑板分别进行静力学和模态分析,结果表明Y、X向的静刚度有待提高,凸振和摆动较为明显。对此,设计4种改进的立滑板,提出基于模糊变换的动静态性能综合评价法,并从中优选出最佳的改进方案。对改进后的立滑板进行动态优化设计,得到最优的立滑板结构。研究表明:对立滑板进行结构改型和尺寸优化设计能有效地提高动静态性能。     

新型光纤光栅加速度传感器动态特性的研究

以大型桥梁和建筑结构的健康监测为背景,设计了一种新型的低频高灵敏度光纤光栅加速度传感器,并利用有限元法对该传感器进行了优化设计和动态特性分析,结果表明:该新型光纤光栅加速度传感器具有灵敏度高、横向灵敏度小、测量精度高和动态特性较佳等特点.     

基于响应面方法的数控机床空间动态特性研究

机床运动部件位置姿态在加工空间的变化,造成机床质量矩阵、刚度矩阵以及阻尼矩阵随之变化,导致机床动态特性预测具有复杂性和不确定性。针对加工空间机床动态特性的准确预测问题,本文提出一种基于响应面理论的数控机床空间动态特性研究方法。该方法以数控机床固有频率频率这一关键动力学性能指标为例,分析机床整机动态特性与机床位置姿态之间的数学关联关系,基于正交试验设计和响应面方法理论,构建预测广义加工空间数控机床动态性能变化的响应面模型,揭示机床动态特性在加工空间的演化规律,并在该响应面模型基础上提出机床动态特性影响因子概念,计算各方向运动部件的位移变化对机床动态特性的影响程度,共同确定机床最优加工位姿和加工路线。将该方法应用于一台三轴立式加工中心,采用正交试验设计确定移动部件的不同位置组合作为计算样本点,在ANSYS仿真软件中计算每个样本点的前5阶固有频率,建立反映位置特征与固有频率数值的二次多项式响应面模型,并通过计算响应面模型质量评价指标验证了该模型的有效性,以此分析机床前5阶固有频率在加工空间的分布规律及其对x、y、z向位移变化的灵敏度,阐明机床空间位姿对机床动态特性有较大的影响,为机床工艺规划和优化设计提供了新的分析方法及技术支持。     

重型数控铣镗机床方滑枕有限元分析与优化

方滑枕的静动态特性直接影响整个机床的精度、加工性能和产品质量。本文运用三维软件建立了重型数控落地铣镗机床方滑枕、铣轴和镗轴的三维模型。根据机床的实际工作情况对方滑枕的受力和边界约束条件等进行了分析计算。通过分析得知其结构特性满足加工的条件要求,但其强度安全系数较大,结构比较臃肿,具有一定的优化空间。故将有限元方法和优化技术相结合,对其结构进行了以减重为目标以静态参数为约束的优化设计。