粒子群算法在机床结构优化设计中的应用

首先引入了粒子群算法(PSO)的简介,然后根据该算法在MATLAB中开发了PSO工具箱。最后根据机床主轴优化设计的实例采用PSO算法,实现了对机床主轴结构的优化设计。     

基于ANN和GA的机床结构优化设计

机床主轴是机床中的重要部件,其设计对机床性能影响很大。在对主轴设计的各项要求中,刚度和振动稳定性是主要考虑的指标,将其归纳在一个含区域和性能约束的主轴结构优化设计数学模型中。借助有限元软件可获得不同主轴尺寸下的各项性能指标,利用人工神经网络(ANN)实现主轴各项性能指标的近似分析,并采用遗传算法(GA)实现了性能指标为设计变量隐式表达下的机床主轴结构优化设计。     

机床主轴的机械结构模糊优化设计

采用模糊数学的方法对某机床主轴的截面尺寸进行了优化设计，在满足主轴的静态特性、动态特性和尺寸约束的条件下，使得机床主轴质量最小。在优化设计方案中考虑了影响设计的模糊因素和约束的模糊性，建立了非对称模糊优化模型，采用最优水平截集法求解，得出优化设计结论。结果证明所采用的模糊优化设计方法是比较有效的，具有实际应用价值。     

基于ISIGHT的机床主轴结构优化

机械优化设计为工程设计提供了一种重要的科学设计方法。使用ISIGHT软件,以机床主轴轴端挠度最小和主轴重量最轻为实现目标,建立了机床主轴多目标优化设计的数学模型,对机床主轴进行优化设计,该设计方法简单、实用,优化的结果合理、可靠。     

数控机床主轴结构的改进和优化设计

基于优化设计理论的基本思想及其求解方法,将其应用于机床主轴的结构设计,建立了机床主轴结构优化设计的数学模型,并用内点惩罚函数法求解模型,得到了整体最优的结构设计方案,使机床主轴在满足各种约束要求条件下,刚度最好,材料最省.     

数控内圆磨床部件动态优化设计研究

机床部件结构动态优化设计是实现整机优化的基础.利用灵敏度分析技术优化了磨床部件内部筋板结构参数、布局参数,建立了磨床主轴系统结构的BP神经网络模型.并与实测结果比较,对模型进行修正,再利用修正后的模型对主轴结构参数进行优化.这些技术为磨床整机的优化奠定了基础,对相关机床动态优化设计具有普遍的指导意义.     

基于改进PSO算法的数控机床主轴优化设计

通过分析主轴结构和加工过程中受载变形情况, 建立了主轴优化设计的数学模型。根据邓克莱法计算得到的一阶固有频率近似值,引入动态约束条件 。针对传统优化设计方法在解决主轴优化设计中出现的问题,引入粒子群优化 (PSO) 算法,并提出了一种惯性权重值适应性递减的粒子群（ADW）算法。将ADW算法用于数控机床主轴优化实例中,得到主轴结构参数优化组合。研究结果表明,运用所建立的主轴优化设计数学模型及改进粒子群算法可以得到主轴结构参数优化组合,充分显示了该研究方法的有效性。     

数控机床主轴的多目标优化设计

对数控机床主轴的机构参数优化问题进行了研究。提出了一种以主轴重量、主轴伸出端的扰度为目标的结构参数多目标优化方法。研究了利用多学科优化设计软件iSIGHT对数控机床主轴进行多目标优化设计的方法步骤,并对一个简化的机床主轴模型进行了多目标优化设计,得到Pareto最优解集。研究表明,基于Pareto最优解的方法更适合于数控机床主轴的优化设计;利用iSIGHT进行优化设计,可以简化求解过程,具有一定的工程实用价值。     

减少数控铣床主轴误差的结构优化设计探讨

数控铣床主轴系统作为高端制造装备中的重要组成部分,主轴结构会对机床等会对加工效率、精度、速度产生影响,因此研究减少数控铣床主轴误差的结构优化设计对发展高端装备行业具有重要意义。本文首先分析了数控铣床主轴系统在实际应用中存在的误差,然后针对主轴的结构进行设计并验证设计效果。     

基于APDL语言XH786A加工中心主轴箱动态优化设计

结构动力学优化设计是提高机床加工精度的有效途径,而主轴箱的动态特性是影响机床动态特性的关键因素.文中介绍了ANSYS优化设计过程,提出带筋板数目参数优化法,对主轴箱内部筋板进行与传统方法不同的参数优化设计,然后比较该方法与传统方法优化箱体后整机动、静态特性.结果表明:文中提出的参数优化法是有效的和可行的.     

重型机床结构件的优化设计

本文采用简化的结构模型和数学迭代方法,为选用机床最佳动态特性的参数提供了一种优化设计方法。其包括三个阶段:简化、优化、实现。在优化设计中,结合标准的有限元法进行频率响应分析,机床结构被有效地最佳化了,使机床的动态特性得以改善。     

机床主轴热设计研究综述

机床的热态性能已成为影响高速机床工作性能的最重要的因素之一。主轴是机床的关键功能部件,其热态特性在很大程度上决定了机床的切削速度和加工精度,是影响机床精度提升的最重要因素。因此,在主轴的设计阶段减少机床热误差的影响,对于提高机床的热态特性十分重要。在过去的近一个世纪时间中,国内外众多学者针对主轴热设计方法开展了研究探索,基于热设计的过程可以分成三部分内容:热态特性分析方法,热设计与优化方法和热态特性试验方法。先通过主轴热态特性(如温度场分布、热变形、热平衡时间等)建模与分析获取必要的参数,然后以此为基础开展主轴结构设计优化、材料设计优化和冷却系统设计等热设计措施,获得较佳的主轴热态特性,最后通过热态特性试验来校验分析和设计优化的结果,整个过程循环直至达到满意结果为止。本文以此为脉络展开,分别探讨了三部分内容的国内外典型研究现状、主要研究内容和所存在的优缺点,并对未来的研究趋势进行了展望。     

Thermal error reduction based on thermodynamics structure optimization method for an ultra-precision machine tool

Thermal error is one of the main errors in ultra-precision machine tools. This paper presents a thermodynamics-based structure optimization method to reduce the thermal displacements of machine tools during operation. The method makes use of the thermal–structure coupled model to analyze the thermal behavior considering the thermal contact resistance and the temperature rise of the oil film in hydrostatic spindle. The structure of the motor link, spindle, and headstock of grinder are optimized by setting appropriate gaps in the contact region of two neighboring parts to change the heat transfer distribution and minimize the thermal displacement of the spindle center position. The proposed method is validated by an equivalent thermal conductivity-based simulation method and experiment on an ultra-precision grinding machine tool. Experimental results show that the proposed method can provide an important instruction on how to reduce the thermal error for the design of the precision machine tools, especially for those with key parts placed near the heat sources.     

基于ANSYS的机床主轴优化设计

用有限元分析软件AN SY S对机床主轴进行优化设计。首先给出了优化设计的数学模型,并给出AN SY S具体的设计步骤。通过得出的优化结果说明AN SY S优化设计模块在机械零件优化设计上的可行性,为其他较为复杂的机械零件设计提供了新的思路和方法。     

超精密光学磨床主轴的温度场分布及其优化设计

为了提高所设计的超精密光学磨床精度和提高温度场分析的准确性,利用有限元分析软件ANSYS和热力学理论,分析了超精密光学磨床主轴的温度场分布。首先,建立自由电子气模型,计算出自主设计的超精密光学磨床主轴材料的热导率;进而研究分析不同结构、不同环境下机床主轴的温升规律;最后,提出了基于热力学分析结果的一系列主轴结构优化方法,采取对主轴和点接触件进行优化设计,减小热源与主轴之间的接触面积等方法,减小机床主轴的热变形,从而提高超精密光学磨床的精度。     

数控机床关键结构件的优化设计

结构优化能综合处理并最大限度满足从不同角度提出的要求,实现减轻结构重量、保证结构刚度、降低应力水平、提高产品可靠性等多方面目标。针对一类高速数控龙门铣床关键结构件,为减小切削力下机床的变形,采用拓扑优化技术对机床主轴滑枕零件从轮廓形外形到加强筋的位置、厚度进行多层次优化。分析表明,拓扑优化后结构与原始结构相比,重量增加了3.6%,但变形减小了30%,固有频率提高了29%,通过优化既提高了机床的精度,也提高了机床的动态性能,优化效果非常明显。新产品开发中采用优化计算不但可以改变材料的分布,使好钢用在刀刃上,而且对创新设计思路起到极大的推动作用。     

高速加工机床主轴支承系统的研究

介绍高速加工机床用电主轴的特性及应用现状,分析加工机床电主轴系统的理想结构、陶瓷球轴承、电磁浮轴承、液体动静压轴承的特性及其在高速主轴单元中的应用,并以高速数控随动曲轴磨床的主轴支承系统设计为例,说明如何选用设计合适的高速加工机床主轴支承系统。