基于多目标的刨切机床身结构优化设计

以某数控刨切机床身为研究对象,提出一种基于灵敏度分析与结构优化设计相结合,以床身质量、最大静变形和一阶固有频率为优化目标的床身优化设计方法。建立床身有限元模型,对其进行动静态特性分析,通过对床身主要设计参数进行拉丁超立方试验设计,在此基础上,对各设计参数进行灵敏度分析并建立响应面模型,确定影响床身质量和床身动静态特性的关键参数,运用多目标优化算法对床身进行优化求解,根据优化结果,得到最佳优化方案。结果表明:床身质量减少 5.82% ,最大静变形减小 6.71% ,一阶固有频率提高 6.11% ,该优化方法在提高床身动静态特性的基础上,减轻了床身质量,为床身优化设计提供理论参考。     

基于响应面法的爬壁机器人多目标优化设计

为满足爬壁机器人在工作过程中高强度、轻量化的设计要求,提出一种基于参数相关性筛选的多目标优化方法。将爬壁机器人底盘以及侧挡板的5个参数作为设计变量,经过参数相关性分析,筛选后得到对机器人结构性能影响灵敏度较高的3个设计变量,以质量最小、位移变形最小和应力最大为优化目标,经过多元回归分析和帕累托方差分析拟合得到二项式响应面模型,采用非支配排序遗传算法对爬壁机器人机身进行多目标优化。结果表明,经过参数相关性筛选后,计算量大大减少,机身质量减少1.7 kg,最大位移变形减小0.1 mm,最大等效应力减少1.36 MPa,模态固有频率增加,避免共振现象。