本文關(guān)鍵詞：大型龍門銑床新型橫梁的研究與設(shè)計(jì)

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【摘要】：龍門銑床具有加工效率高、剛度好、跨度大、精度高等特點(diǎn),在機(jī)床行業(yè)中具有舉足輕重的地位,隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展進(jìn)步,對機(jī)床的設(shè)計(jì)提出了更高的要求。傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法的局限性逐漸顯現(xiàn),新方法的開發(fā)與應(yīng)用愈顯重要。在這樣的行業(yè)背景下,本文以某型大型龍門銑床為基礎(chǔ),以輕量化設(shè)計(jì)和提高橫梁剛度為目標(biāo),結(jié)合結(jié)構(gòu)仿生、拓?fù)鋬?yōu)化以及多目標(biāo)優(yōu)化等設(shè)計(jì)手段,對橫梁進(jìn)行了新型結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。本文的主要研究內(nèi)容有以下幾個方面:(1)對本文涉及到的仿生理論、拓?fù)鋬?yōu)化理論、多目標(biāo)優(yōu)化理論、模糊優(yōu)選理論、層次分析理論進(jìn)行了研究。(2)本文從外形輪廓和內(nèi)部筋板兩個方面對橫梁進(jìn)行了新結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。橫梁的外形輪廓設(shè)計(jì),本文利用ESO方法進(jìn)行了APDL語言的優(yōu)化算法編程,對橫梁進(jìn)行了拓?fù)鋬?yōu)化,確定了橫梁的外形輪廓設(shè)計(jì)。對于內(nèi)部筋板的設(shè)計(jì),本文通過相似性評價(jià)選擇了王蓮和竹作為仿生對象,對其結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能進(jìn)行了研究,歸納出了它們的構(gòu)型特點(diǎn),應(yīng)用到新型筋板的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中,并提出了區(qū)塊化結(jié)構(gòu)仿生的設(shè)計(jì)理念,在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了橫梁新型結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。(3)通過結(jié)構(gòu)仿生設(shè)計(jì)出若干備選方案,為避免方案尺寸參數(shù)搭配對優(yōu)選結(jié)果造成影響,導(dǎo)致優(yōu)秀方案的差尺寸搭配不如較差方案的好尺寸搭配的情況,首先對每種方案進(jìn)行了多目標(biāo)優(yōu)化,保證每種方案都是每種構(gòu)型設(shè)計(jì)的優(yōu)秀方案,然后將這幾種優(yōu)秀方案一起進(jìn)行多目標(biāo)的綜合優(yōu)選評價(jià),從橫梁性能和工藝兩個方面選出最好的設(shè)計(jì)方案。(4)從橫梁的定位精度著手,對承載部件在橫梁上移動時刀具軌跡的直線度和角度偏差展開研究,提取了承載部件移動到橫梁不同位置導(dǎo)軌面處的變形數(shù)據(jù),并應(yīng)用MATLAB軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行了處理,仿真了橫梁導(dǎo)軌面處變形的補(bǔ)償,結(jié)果表明精度有很好的提高。
【關(guān)鍵詞】：橫梁 結(jié)構(gòu)仿生 多目標(biāo)優(yōu)化 優(yōu)選 精度
【學(xué)位授予單位】：燕山大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TG542
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 緒論10-15
• 1.1 選題背景及意義10-11
• 1.2 仿生學(xué)概述11-13
• 1.2.1 仿生學(xué)的定義及意義11-12
• 1.2.2 仿生學(xué)的研究發(fā)展現(xiàn)狀12-13
• 1.3 論文的主要研究內(nèi)容13-15
• 第2章 仿生生物的結(jié)構(gòu)性能研究15-33
• 2.1 仿生基本理論15-18
• 2.1.1 仿生基本理論概述15-16
• 2.1.2 仿生研究過程16-18
• 2.2 仿生對象的相似性評價(jià)18-19
• 2.2.1 王蓮的相似性評價(jià)18-19
• 2.2.2 竹子的相似性評價(jià)19
• 2.3 王蓮葉脈的結(jié)構(gòu)性能研究及力學(xué)模型建立19-26
• 2.3.1 次級葉脈與相鄰主葉脈成角度力學(xué)模型研究19-22
• 2.3.2 相鄰主葉脈趨于平行現(xiàn)象力學(xué)模型研究22-23
• 2.3.3 王蓮主葉脈外形結(jié)構(gòu)力學(xué)模型研究23-25
• 2.3.4 次級葉脈的截面安置方式力學(xué)模型研究25-26
• 2.4 竹子的結(jié)構(gòu)性能研究與力學(xué)模型建立26-27
• 2.4.1 竹中空結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能研究26-27
• 2.4.2 竹節(jié)結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能研究27
• 2.5 生物力學(xué)模型向工程模型的演化27-32
• 2.5.1 王蓮的構(gòu)型特點(diǎn)演化27-31
• 2.5.2 竹的構(gòu)型特點(diǎn)演化31-32
• 2.7 本章小結(jié)32-33
• 第3章 橫梁的結(jié)構(gòu)仿生設(shè)計(jì)與參數(shù)化優(yōu)化33-60
• 3.1 橫梁的靜力計(jì)算33-35
• 3.2 橫梁的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)35-49
• 3.2.1 基于拓?fù)鋬?yōu)化的橫梁外形設(shè)計(jì)37-42
• 3.2.2 基于仿生的橫梁筋板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)42-49
• 3.3 橫梁的靈敏度分析與優(yōu)化設(shè)計(jì)49-59
• 3.3.1 橫梁的靜態(tài)特性靈敏度分析49-52
• 3.3.2 橫梁的動態(tài)特性靈敏度分析52-56
• 3.3.3 橫梁的多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)56-59
• 3.4 本章小結(jié)59-60
• 第4章 橫梁方案的優(yōu)選60-78
• 4.1 綜合評價(jià)理論研究60-68
• 4.1.1 模糊綜合評價(jià)的基本理論60-61
• 4.1.2 層次分析法的基本理論61-65
• 4.1.3 基于兩種評價(jià)方法的橫梁性能改進(jìn)綜合評價(jià)研究65-68
• 4.2 橫梁各方案的優(yōu)選68-77
• 4.2.1 建立層級結(jié)構(gòu)68-69
• 4.2.2 確定性能矩陣69-70
• 4.2.3 確定性能提高矩陣70
• 4.2.4 一級指標(biāo)的權(quán)重計(jì)算70-72
• 4.2.5 二級指標(biāo)因子的權(quán)重計(jì)算72-73
• 4.2.6 綜合指標(biāo)因子的權(quán)重計(jì)算73-74
• 4.2.7 方案的綜合性能評價(jià)74-75
• 4.2.8 性能與工藝的綜合評價(jià)75-77
• 4.3 本章小結(jié)77-78
• 第5章 橫梁的精度提高研究78-93
• 5.1 曲線擬合理論79-83
• 5.1.1 最小二乘法的基本原理79-80
• 5.1.2 最小二乘多項(xiàng)式擬合80-81
• 5.1.3 擬合優(yōu)度檢驗(yàn)81-83
• 5.2 基于MATLAB的數(shù)據(jù)擬合實(shí)現(xiàn)83-85
• 5.2.1 導(dǎo)軌數(shù)據(jù)的提取83-85
• 5.2.2 導(dǎo)軌數(shù)據(jù)的MATLAB曲線擬合85
• 5.2.3 基于MATLAB的擬合優(yōu)度檢驗(yàn)85
• 5.3 橫梁導(dǎo)軌的變形補(bǔ)償85-92
• 5.3.1 橫梁數(shù)據(jù)的提取與曲線的擬合85-87
• 5.3.2 橫梁導(dǎo)軌面的預(yù)拱曲線擬合87-89
• 5.3.3 具有預(yù)拱導(dǎo)軌面的橫梁仿真分析89-92
• 5.4 本章小結(jié)92-93
• 結(jié)論93-94
• 參考文獻(xiàn)94-97
• 攻讀碩士學(xué)位期間承擔(dān)的科研任務(wù)與主要成果97

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：1055562