基于拓扑优化的TBT深孔钻床主轴箱轻量化设计

以TBT-ML500深孔钻床主轴箱为研究对象,采用有限元分析结合拓扑优化的方法,在ANSYS平台上对其进行了结构轻量化设计。首先,利用Pro/E软件建立主轴箱初始结构的力学模型并基于ANSYS进行静、动态特性分析;在此基础上,利用变密度法对其进行了拓扑优化,优化目标是在保证主轴箱动、静态性能不降低的前提下,减轻主轴箱的质量;根据优化后的结果结合经验设计方法,对原结构进行了重构设计并进行有限元分析验证。结果表明:改进后的主轴箱结构,一阶固有频率提高了7.11%,质量减小了11.1%,实现了轻量化设计,动态性能也有一定的提高,从而为深孔机床其他关键零部件的结构优化提供了参考。