工作台结构优化的研究现状|加工中心
1.2.3工作台结构优化的研究现状目前国内外在进行结构体设计过程中，无论单个零部件还是装配体部件都 要面临一个问题一结构强度问题。结构强度问题一般需要从四个方面进行解决： 结构应力方面、材料力学性能方面、强度理论[2()]和振动理论。当前，大部分固 体力学计算将结构应力方面的问题作为重点，而材料力学性能是通过材料实验 结合材料结构条件进行解决，强度理论则是在两者联合研究的基础上创建与之 相应的强度理论。具体而言，就是研究材料在复杂应力下发生破坏的规律，并 建立一套与之相适应的强度计算准则及理论[2()]，振动理论是在强度理论的基础 上进行模型建立、振动分析、参数识别等。1、结构设计的两个阶段：传统设计阶段和优化设计[21]阶段。传统设计主要是依靠工程师或设计师自身具备的理论和丰富的实践经验根 据客户的需求进行设计，此过程需要不断的修改和完善，主要过程包括：设计人 员根据客户要求首先进行概念设计、结构尺寸设计和材料选择等准备，然后按 照手册要求进行受力分析开始进行初始方案设计，再根据结构分析的结果再去 校核结构的刚度、强度等，如果设计的成本不符合要求还要进行修改，该过程 效率太低、耗时太长、成本太高，已经不适应当前市场快节奏的变化需求。正是对现有结构设计方法的不满足，才有了对结构优化设计的迫切追求。 优化设计采用发散性思维，为达到目的“不择手段”。根据客户要求，在进行设 计时，不再仅局限于机械工程领域，还要从其它领域进行考虑，总之就是要快 速、高效的完成任务。这正是国外机床结构优化快速发展的核心。2、结构优化的发展从1960年论文开始提及“结构优化”算起，到今天结构优化发展成为一门独 立的学科已有五十多年[22]。从原来只是将不同的设计方案进行比较得到最好的 一个方案到现在不同理论进行交叉运用得到的结构优化方案，结构优化设计的 发展经历了三个主要阶段[23]。第一阶段是采用有限元数值分析手段，以结构截 面尺寸作为设计变量，以常规单元(如杆件截面积、梁单元尺寸、膜或板以及壳单 元的厚度等)的几何变量作为参数，以减轻结构重量或减小结构尺寸，充分发挥材 料的机械性能为优化目标。其研究和应用已经比较成熟，此阶段被称为截面尺 寸优化设计阶段。第二阶段主要研究如何确定连续体结构的边界形状或内部结 构，例如杆系结构的节点位置优化，连续体结构应力或温度场分布优化等。目前， 在连续体结构形状优化设计中，只有在特别简单的区域形状中，才能对给定区域 形状或边界条件的微分方程求得解析解。因此，还没有真正解决连续体结构的形 状优化问题是几何形状优化阶段。第三阶段是结构优化设计阶段。结构优化设 计就是通过一定的算法使得设计结果在满足约束的条件下派生出一个或一组结 构，因为派生的结构可能在几何形式、单元形式等方面突破了初始结构的布局， 故称其为结构结构。在近二十年，结构结构优化的设计研究更是得到了快速发展, 研究出了多个优化模型，包括：变质量、变密度及均匀化等。优化模型开始朝着 以结构的刚度******(也即柔顺度最小)为目标，以体积或重量为约束的方向发展[25]。目前，回转工作台系统的结构部件比较多，而且各零部件之间有许多的连 接方式，包括：电机与蜗杆通过联轴器进行的连接，蜗轮蜗杆的连接，蜗轮与 工作转台之间的连接，工作转台与转台座通过圆柱滚子轴承的连接等[26]。所有 对于回转工作台系统的结构优化需要采用“动力学模型修正[27] ”是非常困难的。 当前对于回转工作台系统结构优化的基本方法和思路可以总结归纳为：先在 CAD三维软件环境中，如SOLIDWORKS,进行实体建模，以抓大放小的简化原则，对模型进行合理简化；其次利用CAD三维软件和有限元软件的兼容性， 建立工作台的有限元模型；接着对有限元模型进行试验模态分析得到系统的固 有频率和振型；根据优化目标设置工作台的目标函数、设计变量和约束条件， 得到更符合实际的有限元模型，提高工作台工作性能，从而达到优化的目的。本文采摘自“加工中心回转工作台的动态性能研究及优化设计”，因为编辑困难导致有些函数、表格、图片、内容无法显示，有需要者可以在网络中查找wnsr888手机版相关的文章！本文由海天精工整理发表文章均来自网络仅供学习参考，转载请注明！ span>