摆线齿轮成形磨削机床立柱的多级优化研究

针对摆线轮成形磨床立柱优化过程中的复杂性，提出一种综合拓扑优化、结构仿生、尺寸优化的多级多目标优化设计方法，实现了立柱质量、一阶固有频率、最大应力及变形位移综合目标优化。以应变能最小为目标函数，以体积分数为约束，采用拓扑优化设计方法，确定了复杂载荷下摆线轮成形磨床立柱材料的最佳分布。以王莲叶脉和芭蕉叶柄为仿生目标，采用结构仿生优化设计方法，在立柱内部仿生空间设计仿生筋板，最大限度提升立柱整体性能。采用响应面模型遗传算法对立柱内部复杂结构尺寸进行优化，得到尺寸最优解。结果表明：在受载相同的情况下，优化后的立柱质量减轻18.4%，立柱最大应力减少23.6%，变形位移减少0.6%，一阶固有频率有所提升。