機床支承件及固定聯接部的結構分析與設計.pdf

1、隨著裝備制造業(yè)的高速發(fā)展，機械加工對機床結構和性能提出更高的要求。固定聯接部是機床的重要組成部分，建立合理的固定聯接部等效模型是機床結構分析和設計的基礎。采用拓撲優(yōu)化和尺寸優(yōu)化等現代方法對機床支承件及固定聯接部進行設計，大大縮短了開發(fā)周期，提高了市場競爭力。本文結合課題需要，對機床支承件及固定聯接部進行了結構分析和設計，主要工作如下:
　　(1)分析了機床支承件及固定聯接部的結構特征;在總結了機床固定聯接部的常見等效模型的基礎上，

2、提出螺栓預緊力-接觸單元彈性約束等效模型，在接觸面處采用接觸單元，螺栓中間施加預緊力。
　　(2)分析了立柱典型載荷工況，提出了機床支承件及固定聯接部的靜態(tài)性能評價指標。固定聯接部采用預緊力-接觸單元彈性約束，建立了立柱的有限元模型，并進行了分析。對影響立柱靜態(tài)性能計算的單元尺寸、預緊力大小、摩擦系數等進行了靈敏度分析。
　　(3)介紹了機床固定聯接部的螺栓分布原則，對固定聯接部進行了拓撲優(yōu)化設計和布置;采用GAP單元建立了

3、基于彈性約束的立柱有限元模型，分別以立柱多工況加權柔度及靜動態(tài)多目標進行拓撲優(yōu)化;根據優(yōu)化結果進行結構模型設計和筋板方案設計，并進行工藝性能改進。
　　(4)提出將支承件的尺度優(yōu)化評價指標，對立柱外壁板及筋板進行了尺度優(yōu)化設計;建立了固定聯接部的多目標多參數尺度優(yōu)化模型，通過靈敏度分析，把對目標影響較大的尺寸作為優(yōu)化設計參數。
　　(5)立柱新方案相對原方案重量減輕5.3％，常用工況、上下極限工況的綜合最大變形分別下降了13