數控機床工作臺系統(tǒng)結構優(yōu)化及其可靠性分析.pdf

1、近年來，隨著以汽車工業(yè)為代表的機電裝備工業(yè)和以航空航天為代表的高新技術產業(yè)的快速發(fā)展，與之相關的機械產品構件變的日趨復雜多樣化且更加注重機械加工的精度和效率。機械構件的加工精度和效率與數控機床的精度及可靠性水平變得日益密切，但是由于機床構型更加復雜，在隨機因素的作用下極易發(fā)生故障或者加工精度降低。
　　本文以數控機床工作臺、底座、鞍座為主組成的系統(tǒng)為研究對象，在典型工作狀態(tài)下，分別進行工作臺系統(tǒng)結構的靜力學與動力學分析。在靜力學分

2、析過程中采用綁定方式建立接觸對;在動力學分析過程中考慮接觸面對工作臺系統(tǒng)精度與性能的影響，采用彈簧阻尼單元建立接觸面動力學分析模型。通過對工作臺系統(tǒng)結構的靜力學和動力學分析，得到系統(tǒng)受力后的最大位移、最大應力以及固有頻率與相應振型，由此分析了工作臺系統(tǒng)結構在工作過程中的薄弱環(huán)節(jié)。
　　運用優(yōu)化設計理論，采用Isight軟件集成Solidworks與ANSYS開展工作臺系統(tǒng)的動態(tài)優(yōu)化設計，將工作臺系統(tǒng)中各個部件的最大位移、一階固有頻

3、率以及重量作為優(yōu)化目標，分別開展工作臺系統(tǒng)結構動態(tài)設計與結構優(yōu)化。同時，通過動態(tài)優(yōu)化獲取了設計變量與目標變量的相關關系，以此評價了各個設計變量對目標變量的影響程度。
　　采用最優(yōu)拉丁超立方試驗設計方法進行樣本點抽樣，結合抽取的樣本點，運用響應面方法建立設計變量與目標變量之間的數學模型，探索設計變量與目標變量之間的量化關系并建立以最大位移表示的極限狀態(tài)方程;采用Monte Carlo與改進的一次二階矩方法計算各個部件結構的可靠度以及