2017年5月23日 工作臺結(jié)構(gòu)優(yōu)化的研究現(xiàn)狀|加工中心 1.2.3工作臺結(jié)構(gòu)優(yōu)化的研究現(xiàn)狀目前國內(nèi)外在進行結(jié)構(gòu)體設計過程中,，無論單個零部件還是裝配體部件都 要面臨一個問題一結(jié)構(gòu)強度問題。結(jié)構(gòu)強度問題一般需要從四個方面進行解決： 結(jié)構(gòu)應力方面,、材料力學性能方面,、強度理論[2()]和振動理論。當前,，大部分固 體力學計算將結(jié)構(gòu)應力方面的問題作為重點,，而材料力學性能是通過材料實驗 結(jié)合材料結(jié)構(gòu)條件進行解決，強度理論則是在兩者聯(lián)合研究的基礎(chǔ)上創(chuàng)建與之 相應的強度理論,。具體而言,，就是研究材料在復雜應力下發(fā)生破壞的規(guī)律，并 建立一套與之相適應的強度計算準則及理論[2()],，振動理論是在強度理論的基礎(chǔ) 上進行模型建立,、振動分析、參數(shù)識別等,。1,、結(jié)構(gòu)設計的兩個階段：傳統(tǒng)設計階段和優(yōu)化設計[21]階段,。傳統(tǒng)設計主要是依靠工程師或設計師自身具備的理論和豐富的實踐經(jīng)驗根 據(jù)客戶的需求進行設計,，此過程需要不斷的修改和完善，主要過程包括：設計人 員根據(jù)客戶要求首先進行概念設計,、結(jié)構(gòu)尺寸設計和材料選擇等準備,，然后按 照手冊要求進行受力分析開始進行初始方案設計，再根據(jù)結(jié)構(gòu)分析的結(jié)果再去 校核結(jié)構(gòu)的剛度,、強度等,，如果設計的成本不符合要求還要進行修改，該過程 效率太低、耗時太長,、成本太高,，已經(jīng)不適應當前市場快節(jié)奏的變化需求。正是對現(xiàn)有結(jié)構(gòu)設計方法的不滿足,，才有了對結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計的迫切追求,。 優(yōu)化設計采用發(fā)散性思維，為達到目的“不擇手段”,。根據(jù)客戶要求,，在進行設 計時，不再僅局限于機械工程領(lǐng)域,，還要從其它領(lǐng)域進行考慮,，總之就是要快 速、高效的完成任務,。這正是國外機床結(jié)構(gòu)優(yōu)化快速發(fā)展的核心,。2、結(jié)構(gòu)優(yōu)化的發(fā)展從1960年論文開始提及“結(jié)構(gòu)優(yōu)化”算起,，到今天結(jié)構(gòu)優(yōu)化發(fā)展成為一門獨 立的學科已有五十多年[22],。從原來只是將不同的設計方案進行比較得到最好的 一個方案到現(xiàn)在不同理論進行交叉運用得到的結(jié)構(gòu)優(yōu)化方案，結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計的 發(fā)展經(jīng)歷了三個主要階段[23],。第一階段是采用有限元數(shù)值分析手段,，以結(jié)構(gòu)截 面尺寸作為設計變量，以常規(guī)單元(如桿件截面積,、梁單元尺寸,、膜或板以及殼單 元的厚度等)的幾何變量作為參數(shù)，以減輕結(jié)構(gòu)重量或減小結(jié)構(gòu)尺寸,，充分發(fā)揮材 料的機械性能為優(yōu)化目標,。其研究和應用已經(jīng)比較成熟，此階段被稱為截面尺 寸優(yōu)化設計階段,。第二階段主要研究如何確定連續(xù)體結(jié)構(gòu)的邊界形狀或內(nèi)部結(jié) 構(gòu),，例如桿系結(jié)構(gòu)的節(jié)點位置優(yōu)化，連續(xù)體結(jié)構(gòu)應力或溫度場分布優(yōu)化等,。目前,， 在連續(xù)體結(jié)構(gòu)形狀優(yōu)化設計中，只有在特別簡單的區(qū)域形狀中,，才能對給定區(qū)域 形狀或邊界條件的微分方程求得解析解,。因此，還沒有真正解決連續(xù)體結(jié)構(gòu)的形 狀優(yōu)化問題是幾何形狀優(yōu)化階段,。第三階段是結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計階段,。結(jié)構(gòu)優(yōu)化設 計就是通過一定的算法使得設計結(jié)果在滿足約束的條件下派生出一個或一組結(jié) 構(gòu),，因為派生的結(jié)構(gòu)可能在幾何形式、單元形式等方面突破了初始結(jié)構(gòu)的布局,， 故稱其為結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu),。在近二十年，結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)優(yōu)化的設計研究更是得到了快速發(fā)展, 研究出了多個優(yōu)化模型,，包括：變質(zhì)量,、變密度及均勻化等。優(yōu)化模型開始朝著 以結(jié)構(gòu)的剛度******(也即柔順度最小)為目標,，以體積或重量為約束的方向發(fā)展[25],。目前，回轉(zhuǎn)工作臺系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)部件比較多,，而且各零部件之間有許多的連 接方式,，包括：電機與蝸桿通過聯(lián)軸器進行的連接，蝸輪蝸桿的連接,，蝸輪與 工作轉(zhuǎn)臺之間的連接,，工作轉(zhuǎn)臺與轉(zhuǎn)臺座通過圓柱滾子軸承的連接等[26]。所有 對于回轉(zhuǎn)工作臺系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)優(yōu)化需要采用“動力學模型修正[27] ”是非常困難的,。 當前對于回轉(zhuǎn)工作臺系統(tǒng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化的基本方法和思路可以總結(jié)歸納為：先在 CAD三維軟件環(huán)境中,，如SOLIDWORKS,進行實體建模，以抓大放小的簡化原則,，對模型進行合理簡化,；其次利用CAD三維軟件和有限元軟件的兼容性， 建立工作臺的有限元模型,；接著對有限元模型進行試驗模態(tài)分析得到系統(tǒng)的固 有頻率和振型,；根據(jù)優(yōu)化目標設置工作臺的目標函數(shù)、設計變量和約束條件,， 得到更符合實際的有限元模型,，提高工作臺工作性能，從而達到優(yōu)化的目的,。本文采摘自“加工中心回轉(zhuǎn)工作臺的動態(tài)性能研究及優(yōu)化設計”,，因為編輯困難導致有些函數(shù)、表格,、圖片,、內(nèi)容無法顯示，有需要者可以在網(wǎng)絡中查找相關(guān)文章,！本文由海天精工整理發(fā)表文章均來自網(wǎng)絡僅供學習參考,，轉(zhuǎn)載請注明,！ span> ? 上一篇 加工中心鏈式刀庫及機械手可靠性試驗方法研究-總結(jié)與展望下一篇 ? 換刀系統(tǒng)換刀頻率|加工中心刀庫