T2120深孔钻镗床床身的结构分析与优化设计

以T2120深孔钻镗床床身结构优化为例,利用ANSYS的APDL语言建立了T2120深孔钻镗床床身参数化的三维实体有限元模型;利用ANSYS中Block Lanczos方法对床身结构进行模态分析,得到了前5阶固有频率及前3阶低频振型;利用ANSYS中Design Opt模块,在基频约束情况下对床身结构的参数做了进一步的优化,获得了较为理想的机床床身结构尺寸。结果表明:在保证床身各种性能的前提下,床身优化后的质量比优化前减少了7.23%,同时表明APDL的使用,对加快分析进度、提高设计效率具有重要的指导意义。     

VL1060立式加工中心床身结构优化设计

为了解决传统机床设计过程中存在设计周期长、刚度不足和结构笨重等缺陷。文章依据VL1060立式加工中心床身的结构特点,运用有限元法对床身进行动静态分析和结构优化,在满足机床强度的前提下,进行关键设计尺寸的灵敏度分析,对床身性能影响较大的尺寸进行优化取值,选择最佳优化方案。优化结果表明,运用此方法优化后,减轻了床身的重量,床身的刚度和固有频率均有所提高,为以后加工中心床身的设计提供了指导。     

卧式加工中心床身蜂窝状支撑结构设计与优化

提出采用蜂窝状支撑结构对卧式加工中心床身进行性能优化的思路,即将床身原有支撑结构改为蜂窝状结构,并对各性能指标与原结构进行比较,分析优化效果。利用参数化建模方法,分析蜂窝状结构胞单元参数、排布方式、排布密度与床身一阶固有频率、质量、静变形、等效应力之间的关系,得到蜂窝状结构对床身最佳优化效果。利用响应面法建立参考数学模型设计改进方案,用灰色关联法对计算结果处理分析,并采用熵权法改进灰色关联法,使得其成为一种适于床身优化方案选择的评价标准。以我国西北某机床厂生产的某型卧式加工中心床身优化为例。选择蜂窝胞单元边长与筋板厚度为设计变量,利用ANSYS Workbench进行参数化设计,采用MATLAB软件进行数据处理和灰色关联法分析选出最佳优化方案。结果表明,优化后的机床床身各性能指标得到大幅度地提升。床身一阶固有频率提高约24. 1%,床身质量减轻约7. 4%,静变形降低约26%,等效应力减小约35. 1%。     

高刚性轻量化研球机床身结构优化设计

为提高研球机床身的静动刚度并减少床身质量,建立床身结构的有限元模型,通过有限元分析获得机床床身的静动态特性以及低阶固有频率。在此基础上利用尺寸优化和拓扑优化设计方法,对其进行了以减轻质量和提高结构刚度为目标的结构优化设计,最终完成对床身的综合优化。将优化后的床身与原床身进行比较,结果显示:综合优化后的床身最大变形量减少了19.45%,最大应力减小了12.24%,床身的质量下降了3.52%,并且前5阶固有频率均有明显提高。通过综合优化,提高了床身的工作性能,减轻了床身质量,该研究结果对提升机床床身刚度提供参考。     

卧式加工中心立柱有限元分析及轻量化设计

以卧式加工中心立柱为研究对象,首先利用ANSYS Workbench平台构建其有限元模型,并对其进行静动态特性分析.研究分析结果发现立柱过大的质量将影响其整体性能的提升,是原设计的薄弱环节.然后对模型结构尺寸进行了灵敏度分析,得到对立柱性能影响较大的灵敏尺寸,并将其设置为最终优化设计变量.最后以灵敏尺寸作为优化参数、立柱质量作为优化目标、最大变形量和一阶固有频率作为约束条件对立柱进行了轻量化设计,在保证立柱刚度及固有频率的基础上显著地减小了立柱的质量,达到了轻量化设计的目的.     

复合材料磨床床身的动态特性分析与优化

为了检验复合材料磨床床身的动态特性是否符合要求。用ANSYS对树脂矿物复合材料床身与铸铁材料床身进行模态分析和谐响应分析,得到其前六阶固有频率、振型及谐响应结果。对比两种材料床身的分析结果发现,复合材料床身的动态特性更好。在模态分析的基础上对复合材料床身进行拓扑优化分析,针对其拓扑优化密度云图提出了强化方案,并将强化后结构的分析结果与原结构分析结果进行了对比。对比发现,优化后床身的第一阶固有频率相比原床身提高了5.6%。     

基于模态应变能灵敏度的数控机床床身结构分析与优化

基于床身有限元模型进行模态分析,选取1阶模态下模态应变能集中的位置,引入灵敏度分析方法对床身的设计尺寸进行优化。优化结果表明:优化后1阶模态应变能分布均匀,降低了床身质量,同时可以减少结构优化的盲目性,提高优化效率。文中的优化设计过程与方法可推广到机床其他部件的结构动态性能优化中,从而为机床整体结构动态特性的改进、优化设计提供了重要的方法和理论依据。     

XK719数控铣床的结构尺寸优化

为了能够有效地提高数控铣床整机的静动态特性,以XK719数控铣床整机结构为研究对象,利用有限元分析方法对整机进行了建模、分析与优化。首先,对数控铣床的整机结构进行了谐响应分析,分析结果表明:该型号数控铣床的第1阶、第2阶固有频率分别为38和48 Hz,低阶频率偏低。其次,对整机各主要零部件的壁厚进行了灵敏度分析,找出对结构质量和第1、2阶固有频率影响较大的关键尺寸。然后,以质量和第1阶、第2阶固有频率为目标函数,以关键尺寸作为相应的设计变量进行尺寸优化。结果表明:在整机的质量基本不变的情况下,达到第1阶固有频率提高了11%,第2阶固有频率提高了12%的优化结果。该设计方法能够为整机的快速设计提供参考。     

精密螺母磨床床身动静态分析与结构优化

以某型号精密螺母磨床为研究对象,使用Ansys有限元分析软件对其结构进行模态分析,识别出其结构设计中的薄弱环节。在此基础上,以提高床身低阶固有频率和降低床身质量为优化目标对其结构进行了改进。比较四种改进方案取得的结果,确定综合优化方案并对其进行相应的静刚度校核。优化后的床身与原模型相比,前四阶固有频率均有大幅提高,其中一阶固有频率提高16.7%,床身质量下降1.36%,最大位移变形降低了22.1%,且受力均匀,达到了预期的目标,同时也为螺母磨床床身的结构设计提供了参考依据。     

基于响应面法的机床床身动静态多目标优化

为了提高数控机床的加工精度,床身必须具有较高的抗振动性,同时质量应尽可能的轻。文章基于SolidWorks建立TK6920型数控落地镗铣床床身三维模型,将模型导入ANSYS,对床身进行动态有限元研究,得到了床身前四阶模态固有频率和振型。在分析了模态结果后,提出以床身的质量和前四阶加权固有频率作目标函数、床身筋板厚度作设计变量建立数学模型,以确定床身结构多目标优化的最优解。从而使床身质量下降6.14%,前四阶固有频率分别提高8.54%、7.01%、6.99%、8.92%。为TK6920型数控落地镗铣床床身设计与制造提供一种理论指导。     

数控铣床床身静动态特性分析与优化

针对某数控铣床床身的结构薄弱处,提出一种基于灵敏分析以及试验设计方法的床身优化设计方法。建立床身的有限元模型,在其工况下进行静力学和模态分析,在此基础上对其主要设计尺寸进行Box-Behnken试验设计,并进行灵敏度分析和建立响应面模型,采用多目标优化算法对其优化。优化结果表明:采用此方法优化后,床身的最大变形量减小了20.8%,前三阶加权固有频率提高了13.3%,质量减小了3.3%,为床身的优化设计提供了一种新思路。     

复合加工机床立柱动态特性分析及优化

在采用UG对机床立柱进行参数化建模的基础上,使用ANSYS的Workbench模块对立柱进行模态分析,发现立柱一阶模态频率较低。然后通过对立柱尺寸参数进行灵敏度分析,得到对立柱一阶模态频率和质量影响较大的尺寸参数,并通过改变这些参数获得不同尺寸下立柱的特性。以此建立神经网络模型,得到立柱尺寸与其一阶模态频率和质量的对应关系。再使用遗传算法以不同的优化目标进行优化,并比较结果。最后得到合适的优化方案。     

基于多目标的机床结构优化设计研究

在考虑地脚支撑对整机性能影响的前提下,提出了一种确定机床整机优化目标、并基于拓扑分析与多目标尺寸分析对机床整机性能进行优化的方法。通过有限元仿真的方法对整机进行动静态特性分析,以识别整机动静态特性中的薄弱环节与易轻量化环节。选取床身结构为优化对象,首先通过仿真分析了地脚数量与结构固有频率的关系,对地脚支撑数量及其布局进行了优化。进而以地脚支撑优化结果作为床身结构优化的边界条件,基于元结构的多目标优化方法,确定了床身的拓扑结构及关键尺寸参数。结果表明,在整机质量减轻174kg的情况下,优化后的砂轮最大响应幅值减少25%以上,最大响应幅值对应的频率提高10%以上,验证了文中提出方法的有效性。     

五轴立加床身静动态特性分析与筋板拓扑优化

为减轻某五轴立加床身的质量并保证其静动态性能不降低,对其筋板进行改进。首先,对床身的静动态特性进行分析,发现床身的薄弱部位;其次,在此基础上,分别以刚度提高和固有频率提高为优化目标对床身进行拓扑优化;最后,考虑床身结构改变后铸造的难易程度,根据静动态分析结果以及两次拓扑优化材料去除区域重合部分对床身筋板进行改进。结果表明:改进筋板后,床身的铸造难度没有增加,最大变形量减小了14.9%,质量减轻了4.4%,前4阶固有频率也有不同程度的提高,为床身筋板结构的改进提供了一种思路。     

基于有限元法的锻压机床床身结构优化设计

为了提高锻压机床床身的综合力学性能,首先设计了3种不同筋板布置方式的机床床身,在CAD/CAE集成模拟设计平台下对它们进行有限元分析,根据分析结果优选出最佳的床身设计方案.然后对优选出的床身采用CAD/CAE优化设计技术,以床身的筋板厚度和壁厚作为设计变量,以床身的质量作为主要优化目标、一阶固有频率和最大变形作为次要优化目标进行多目标优化设计,求解得到床身的最优结构尺寸,使床身质量下降6.12%,同时静刚度和抗振性也符合设计要求.最后通过静态和模态试验验证了优化设计方案的有效性.     

基于灵敏度分析与响应面模型的机床主轴箱优化设计

针对机床主轴箱结构优化设计中模型复杂及计算量大的问题,提出一种将灵敏度分析与响应面模型相结合的优化办法。以箱体壁厚和筋板尺寸为输入参数,主轴箱质量、最大变形、最大应力、1阶固有频率作为目标参数进行灵敏度分析,筛选出6个关键尺寸作为优化参数;采用最佳填充空间设计法和Kriging函数法构建主轴箱响应面模型,通过多目标遗传算法对响应面模型进行求解计算。最后对优化后的主轴箱进行有限元分析来验证求解的准确性,优化后的主轴箱质量减轻了13.58%,可以为机床其他类型零部件优化提供参考。     

基于灵敏度分析的工业机器人动态优化设计

建立了6自由度工业机器人的有限元模型,通过对该有限元模型进行模态分析和谐响应分析,得到模态参数、振动位移和应力云图,确定了影响工业机器人动态性能的关键模态频率和薄弱环节应力,并以此作为优化目标,对主要结构参数进行灵敏度分析,得到对频率和应力敏感而对质量影响不大的结构参数,从而确定工业机器人动态优化的设计变量。最后,以灵敏度分析得到的结构参数为设计变量进行优化设计,得出了最优方案。分析表明,经过该动态优化方法,工业机器人质量仅增加0.3%,薄弱环节最大等效应力降低了22.8%,一阶固有频率增长了8.5%,保证质量基本不变的前提下,改善工业机器人结构的动态特性和力学性能,为工业机器人动态优化设计提供理论依据。     

六自由度焊接机器人大臂模态分析及优化

针对六自由度焊接机器人大臂的结构特点,运用有限元分析方法,建立了大臂的有限元计算模型,进行模态分析,给出了大臂前六阶固有频率和相应振型。对影响大臂动静态特性的结构参数进行灵敏度分析,确定了大臂主要结构参数对低价固有频率、最大变形量和质量的影响规律,指出大臂的结构优化方向。通过改变结构参数对大臂进行优化,改善了大臂的动静态性能,减轻了大臂的质量,为机器人其它零部件的优化提供了可借鉴的方法。     

基于ANSYS Workbench的磨床床身结构分析与优化设计

床身作为重要的支撑件是整个机床的基础,床身的刚度和稳定性会直接影响到被加工件的尺寸及表面精度。床身的固有频率是评价磨床动态性能的重要参数,提高床身的固有频率能够有效的提高床身的结构刚度。床身经模态分析后,直观的显示出了其结构在设计阶段存在的薄弱环节,通过对床身结构的改进提高了床身的固有频率;通过比较不同的改进方案得出了磨床床身最优的改进结果,为后续的磨床床身结构设计提供了理论依据和工程参考。     

基于ANSYS Workbench的磨床床身结构分析与优化设计（英文）

床身作为重要的支撑件是整个机床的基础,床身的刚度和稳定性会直接影响到被加工件的尺寸及表面精度。床身的固有频率是评价磨床动态性能的重要参数,提高床身的固有频率能够有效的提高床身的结构刚度。床身经模态分析后,直观的显示出了其结构在设计阶段存在的薄弱环节,通过对床身结构的改进提高了床身的固有频率;通过比较不同的改进方案得出了磨床床身最优的改进结果,为后续的磨床床身结构设计提供了理论依据和工程参考。