基于动态特性分析的磨齿机立柱结构优化设计的方法

摘要

本发明提供了一种基于动态特性分析的机床立柱结构优化设计的方法，通过建立磨齿机立柱的有限元模型；对所述立柱进行动态分析，确定立柱的固有频率和振型；以立柱的设计空间单元体积为约束，以立柱固有频率为目标函数，对立柱进行独立的单阶拓扑优化；根据所述单阶拓扑优化结果，寻找结构质量轻且低阶频率提高的空间质量分布，根据所述立柱的单元密度的分布，优化立柱内部结构。本发明的磨齿机结构受力分布更合理，得到材料的最佳分布情况，材料更经济。此外，本发明分别运用到机床结构的分析和设计阶段，减少了反复的样机试验和方案修正工作，缩短了设计周期，降低了开发成本，同时由理论依据为指导，机床结构设计更加高效和高质量。

主权项

一种基于动态特性分析的磨齿机立柱结构优化设计的方法，其特征在于，包括以下步骤：建立磨齿机立柱的有限元模型；对所述立柱进行动态分析，确定立柱的固有频率和振型；建立磨齿机整机的有限元模型，对磨齿机中对立柱的动态性能影响不大的部件进行简化；通过灵敏度分析找到影响立柱最大的参数，根据所述参数建立立柱的有限元模型，然后在整机中进行模态分析，得到磨齿机整机的动态特性；根据磨齿机整机的动态特性确定优化参数和对象：以立柱为优化对象，以立柱的设计空间单元体积为约束，以立柱固有频率为目标函数，对立柱进行独立的单阶拓扑优化；根据所述单阶拓扑优化结果，寻找结构质量轻且低阶频率提高的空间质量分布，根据所述立柱的单元密度的分布，优化立柱内部结构。