基于正交试验法的龙门铣床滑枕多目标优选设计

为了提高龙门铣床滑枕的静、动态性能,改善机床的加工性能,建立原滑枕有限元分析模型,并利用ANSYS软件对其进行静力学和模态分析,确定了滑枕结构设计变量。以滑枕的质量、最大变形、最大等效应力和前三阶固有频率作为评价指标,采用正交试验设计方法选择设计变量参数组合,制定了16种候选方案;采用灰色关联分析法和组合赋权对正交试验仿真数据进行处理,建立综合评价优选模型,确定了最优设计变量参数组合。对滑枕优选设计结果进行验证,结果表明:滑枕的轻量化效果显著,且静、动态性能得到明显改善,为数控机床其他关键零/部件的设计提供了新思路。     

基于FEM的数控机床结构部件静动态设计

讨论了应用有限元方法(FEM)进行数控机床结构部件静动态设计的原理,叙述了模型简化方法及单元类型的选择。并以龙门式加工中心的滑枕为例进行分析,研究了滑枕的静动态特性,并对滑枕的结构进行改进。     

基于灵敏度分析的龙门加工中心横梁轻量化设计

以某龙门加工中心的横梁为研究对象,在传统经验设计得到的横梁结构基础上,建立了基于ANSYS的横梁有限元模型,运用有限元分析方法,对横梁关键尺寸进行静动态特性灵敏度分析。根据灵敏度分析结果,利用最小二乘法,得出了关键尺寸对横梁静动态特性及质量的相对灵敏度。采用极端尺寸调整方法,分别以静变形量、1阶频率为性能指标,实现横梁单性能指标的轻量化设计;然后在两种方案的基础上,得到较为合理的横梁轻量化设计方案。结果表明:在满足横梁静动态特性要求的情况下,横梁质量减小了152 kg,实现了横梁的轻量化设计。     

数控龙门铣床横梁静动态特性分析与优化

为了提高数控龙门铣床横梁的静动态特性,提出了一种基于灵敏度分析与中心组合设计(Central Composite Design,CCD)相结合的方法对横梁结构进行优化设计.在对横梁进行受力分析的基础上建立横梁的有限元模型,选择关键尺寸对横梁进行静动态特性的灵敏度分析.根据灵敏度分析结果,选择对横梁的静动态特性影响比较大的尺寸进行CCD试验设计,建立响应面模型,以总变形量最小、1阶固有频率最大和质量最小为优化目标对横梁进行多目标优化设计.优化结果表明:横梁在质量减轻的前提下,其静动态特性得到不同程度的改善,为其他结构的优化设计提供了一种新思路.     

数控龙门铣床横梁静动态特性分析与优化

为了提高数控龙门铣床横梁的静动态特性,提出了一种基于灵敏度分析与中心组合设计(Central Composite Design,CCD)相结合的方法对横梁结构进行优化设计.在对横梁进行受力分析的基础上建立横梁的有限元模型,选择关键尺寸对横梁进行静动态特性的灵敏度分析.根据灵敏度分析结果,选择对横梁的静动态特性影响比较大的尺寸进行CCD试验设计,建立响应面模型,以总变形量最小、1阶固有频率最大和质量最小为优化目标对横梁进行多目标优化设计.优化结果表明:横梁在质量减轻的前提下,其静动态特性得到不同程度的改善,为其他结构的优化设计提供了一种新思路.     

数控龙门铣床横梁静动态特性分析与优化

为了提高数控龙门铣床横梁的静动态特性,提出了一种基于灵敏度分析与中心组合设计(Central Composite Design,CCD)相结合的方法对横梁结构进行优化设计.在对横梁进行受力分析的基础上建立横梁的有限元模型,选择关键尺寸对横梁进行静动态特性的灵敏度分析.根据灵敏度分析结果,选择对横梁的静动态特性影响比较大的尺寸进行CCD试验设计,建立响应面模型,以总变形量最小、1阶固有频率最大和质量最小为优化目标对横梁进行多目标优化设计.优化结果表明:横梁在质量减轻的前提下,其静动态特性得到不同程度的改善,为其他结构的优化设计提供了一种新思路.     

电解加工机床滑枕部件结构拓扑优化设计

滑枕是电解加工机床中的关键承载件,对机床的加工性能有至关重要的影响。针对滑枕部件的结构特点及受载情况,采用了设置加强筋提高滑枕结构刚度的技术方案,并对受力变形情况进行了有限元仿真分析。在此基础上,基于拓扑优化方法,建立多约束优化数学模型,利用评价函数将多目标问题转化为单目标问题求解,以最小质量作为优化目标函数,最大变形量作为约束条件,开展了优化设计并进行了灵敏度分析,以此获得了合理的加强筋布局和结构尺寸,在有效提高了滑枕部件刚度和承载稳定性的同时,实现了轻量化设计。该滑枕部件已实际应用于自行研制的电解加工机床中。     

龙门加工中心横梁结构的优化设计研究

横梁是龙门加工中心机械结构中关键的部件,其静动态特性直接影响龙门加工中心的性能以及加工质量。分析了龙门加工中心结构的特点,运用有限元分析法对横梁结构静动态特性进行了分析,根据分析结果,优化改进设计了该龙门加工中心横梁结构,以能进一步提高其加工质量。     

大型螺纹磨床拖板动静态特性分析及结构优化

采用SolidWorks建立某大型螺纹磨床拖板的三维模型,并借助ANSYS对其结构进行了模态分析,给出了拖板前三阶固有频率和相应振型,识别了该拖板结构的薄弱环节。在此基础上,以拖板结构固有频率及最大相对位移量为优化目标,同时考虑设计重量,提出该拖板结构四种改进方案,通过对各种方案分析比较确定结构综合优化方案并对其进行相应的静刚度校核确定最终优化方案。优化后的拖板与原型相比,重量基本保持不变的情况下,前三阶固有频率均有大幅提高,其中第一阶固有频率提高13.71%,对应的一阶振型的最大相对位移量减小18.54%;位移变形最大值减小65.3%,最大等效应力值减小了11.4%,从而实现了拖板的动静态特性分析与优化。对大型机床拖板的结构优化设计有着较大的借鉴意义。     

基于多目标的刨切机床身结构优化设计

以某数控刨切机床身为研究对象,提出一种基于灵敏度分析与结构优化设计相结合,以床身质量、最大静变形和一阶固有频率为优化目标的床身优化设计方法。建立床身有限元模型,对其进行动静态特性分析,通过对床身主要设计参数进行拉丁超立方试验设计,在此基础上,对各设计参数进行灵敏度分析并建立响应面模型,确定影响床身质量和床身动静态特性的关键参数,运用多目标优化算法对床身进行优化求解,根据优化结果,得到最佳优化方案。结果表明:床身质量减少 5.82% ,最大静变形减小 6.71% ,一阶固有频率提高 6.11% ,该优化方法在提高床身动静态特性的基础上,减轻了床身质量,为床身优化设计提供理论参考。     

泡沫铝填充结构机床工作台结构优化设计

为了最大限度地提升泡沫铝填充结构机床工作台的轻质性和静、动态性能,对前期设计的该结构工作台进行优化设计。优化设计过程中设定工作台的总体质量最小为目标函数,铸铁层外壳的厚度尺寸为优化变量,工作台的最大应力和最大变形量为约束条件。然后对优化前后的泡沫铝填充结构机床工作台的静、动态特性进行有限元仿真分析,对其质量进行计算,并将两种结构工作台的静、动态特性和质量进行比较。结果表明,优化后的泡沫铝填充结构机床工作台的轻质性和高静、动态性能更显突出。     

龙门加工中心移动横梁关键结构设计与优化

龙门加工中心移动横梁承受滑座、滑枕等零部件的重量及自身重力的情况下产生弯曲变形,为降低横梁受力变形量和提高横梁静动态特性,采用两种方法对横梁进行优化设计。设计了8种横梁筋板结构及对横梁上导轨面悬臂支撑结构进行了优化设计,运用有限元分析软件对横梁进行了静力学与模态特性分析,得到横梁结构总形变位移量和前六阶振型频率。结果表明,因横梁自重引起的变形占总变形的45.1%;"井"型结构设计最优,其总形变位移量降低了8.98%,质量减轻了329kg,一阶固有频率提高了2.40%,具有良好的静动态特性;筋板结构设计的作用主要体现在减轻横梁质量上,上导轨悬臂支撑结构倾斜设计的作用主要体现在减小横梁弯曲变形上,两种方法的结合使用可有效提高横梁性能。     

基于高数精密数控加工中心基础件的有限元分析

采用有限元分析的基本原理和方法,通过有限元分析软件对机床整机结构进行了静动态特性分析,找出静变形最大的部件和结合部的薄弱环节并对其动态特性做出评价,为后续的结构改进提出合理的建议。     

数控机床立柱结构有限元分析与优化设计研究

立柱是机床基本的零部件之一,其静动态特性对机床整机的性能有很大影响。为保证机床的静动态特性及工件的加工精度,运用SolidWorks三维软件和Ansysworkbench有限元分析软件时立柱进行了静力学分析和模态分析。根据仿真分析结果,针对立柱的薄弱环节进行相应的结构改进优化,并对改进后的立柱进行静动特性分析。仿真结果表明：改进后立柱的变形量减少了7．6％,一阶模态频率提高了27．4％,同时质量减小了26kg,静动态特性得到了明显提高。为数控机床静动态性能的提高提供了理论依据。     

龙门加工中心滑鞍导轨布置形式研究及优化

首先对滑鞍进行受力分析,然后通过有限元分析软件ANSYS Workbench对两种不同形式滑鞍进行静力学分析对比,最后采用拓扑优化和尺寸优化相结合的方法对龙门加工中心滑鞍进行优化设计。结果表明经过优化后的滑鞍质量减轻了227.8 kg,相比原结构质量减轻15.32%,最大变形量减小了0.241 6μm,相比原结构最大变形量减小9.94%,同时动态特性略有提高,为滑鞍的优化设计提供了一种新思路。     

汽车车桥结构有限元分析

为分析某重型车车桥的静强度和振动特性,应用有限单元法对其进行数值模拟。采用有限单元法对所设计结构进行性能预测和优化,可以减小物理样机的制作次数,同时提高产品性能。以有限元前处理工具Hypermesh进行结构离散。根据不同的分析类型,计算中采用了不同的有限元网格模型,即:静力分析网格局部加密,模态分析网格大小均匀。采用有限元分析工具ABAQUS对三种典型工况下的车桥进行了静强度分析,对其动态特性进行了自由模态分析。分析结果表明,车桥结构的静强度和动态特性均满足设计要求。     

基于结构拓扑优化的龙门加工中心滑枕优化设计

对龙门加工中心滑枕的结构进行有限元分析,采用结构拓扑优化设计方法对龙门加工中心的滑枕进行优化设计,获得优化的滑枕结构。并对优化后的滑枕进行验证分析,结果表明该设计方法有效提高滑枕结构刚度,减小滑枕结构变形量,保证加工中心的工作稳定性和加工精度。     

高速卧式加工中心滑枕模态分析与优化

卧式加工中心滑枕是连接主轴和主轴箱的关键部件,其动态性能对整机特性有重要影响。在建立滑枕实体模型和模态分析模型的基础上,利用ANSYS有限元软件进行滑枕的模态分析,提出了基于模态分析的滑枕结构动态优化设计方法。优化设计结果表明,通过合理设定滑枕内部筋板宽度及间距和上部长圆孔的尺寸,滑枕的动态性能得到改善和提高。     

基于TOPSIS法的大型床身优选设计

以球形蜗杆砂轮磨齿机的床身为研究对象,设计了不同的床身结构作为备选方案,并建立了各方案参数化模型,对其进行了灵敏度分析和多目标优化计算确定其最优尺寸参数,通过对其进行有限元分析获得了优选决策的初步数据。建立了床身优选评价的TOPSIS数学模型,经计算求解优选出最佳方案。对比分析了优选前后床身的静态和动态性能,验证了床身的优选结果的有效性,完成了球形蜗杆砂轮磨齿机床身的优选设计。     

汽车车桥结构有限元分析

有限元法能够通过数值模拟对重型车车桥静强度以及振动特性进行分析,通过此种方法也能对结构性能进行预测以及优化,能够在减小物理样机制作次数的基础上有效提升产品性能。主要对汽车车桥结构有限元进行分析,从而设计出能够更好的车桥结构,并使其具备良好的静强度以及动态特性。