三軸轉(zhuǎn)臺框架的模態(tài)分析與結(jié)構(gòu)優(yōu)化.pdf

1、三軸仿真轉(zhuǎn)臺是航空、航天領(lǐng)域中進(jìn)行半實物仿真和測試的關(guān)鍵硬件設(shè)備，在飛行器的研制中起著關(guān)鍵的作用。作為檢測設(shè)備，對它的精度和動、靜態(tài)性能有較高的要求。框架是轉(zhuǎn)臺機械部分的主要部件，所以框架的結(jié)構(gòu)優(yōu)化就成為轉(zhuǎn)臺設(shè)計的關(guān)鍵。為了解決轉(zhuǎn)臺有實際應(yīng)用中質(zhì)量過大，對其進(jìn)行模態(tài)分析和結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計，提高剛度和振動頻率。
　　本文闡述了國內(nèi)外轉(zhuǎn)臺的發(fā)展和研究現(xiàn)狀，及有限元分析和優(yōu)化設(shè)計等一些基礎(chǔ)理論。對哈爾濱建成機械廠（624廠）“多功能三軸飛行

2、模擬轉(zhuǎn)臺”的臺體部分進(jìn)行改進(jìn)，用Pro/Engineer建立結(jié)構(gòu)實體模型，應(yīng)用有限元軟件ANSYS8.0對三軸飛行模擬轉(zhuǎn)臺框架進(jìn)行動態(tài)分析，將三軸轉(zhuǎn)臺的支撐元件——軸承簡化為只有剛度、質(zhì)量為零的彈簧，用彈簧邊界單元模擬軸承的剛度。用框架實際形狀及尺寸構(gòu)建模型，將框架的負(fù)載按等效原則加在模型上，通過模態(tài)分析，計算出框架的各階頻率及其振型，分析了各框架的剛度。
　　為了消除優(yōu)化設(shè)計中各種模糊因素的影響，本文采用模糊優(yōu)化方法，建立模糊隸

3、屬函數(shù)，計算出最優(yōu)水平截集，將模糊優(yōu)化轉(zhuǎn)化為普通優(yōu)化，對約束參數(shù)確定最佳范圍。可以有效地提高優(yōu)化速度，使結(jié)果更有實際意義。
　　在有限元分析的基礎(chǔ)上，以各框架的質(zhì)量為目標(biāo)函數(shù)，以框架的一階固有頻率做為約束條件，以轉(zhuǎn)臺的各框架建立三軸飛行模擬轉(zhuǎn)臺的優(yōu)化模型。并應(yīng)用ANSYS的APDL參數(shù)設(shè)計語言編寫優(yōu)化設(shè)計程序，用子問題法方法對各框架進(jìn)行了整體結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計，以得到更理想的框架結(jié)構(gòu)。
　　優(yōu)化結(jié)果表明，在滿足框架尺寸和一階固有頻