以重型臥式車床床身為研究對象,為滿足床身在靜剛度不降低條件下達到輕量化、動靜態(tài)性能好這一要求,提出以質(zhì)量、最大變形和低階固有頻率為目標的優(yōu)化設(shè)計方法。通過正交實驗法建立了床身低階固有頻率、最大變形和質(zhì)量關(guān)于筋板厚度的響應(yīng)面模型,并對模型的準確性進行了驗證。運用帶有非支配排序遺傳算法(NSGA-Ⅱ)對床身進行多目標優(yōu)化求解,得到了Pareto最優(yōu)解集。在此基礎(chǔ)之上,采用基于信息熵賦權(quán)的多目標灰靶決策算法對Pareto解集進行優(yōu)選。通過對最終方案進行有限元分析,優(yōu)化后的床身動靜態(tài)性能略有提高,質(zhì)量減輕了604kg。具體算例表明,該方法具有實用性。

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【部分圖文】：

圖1某型號重型臥式車床

某萬能通用類重型臥式車床，如圖1所示。該機床可加工的最大工件重量為32t，最大回轉(zhuǎn)直徑為1600mm，主軸轉(zhuǎn)速范圍為（0.86～1500)r/min。主軸箱固定于基座之上，床身與該基座不是一體的。床身采用三導軌式結(jié)構(gòu)，且由兩段子床身拼接而成，子床身內(nèi)部包含著縱橫交錯的筋板，起著支....

圖2靜力學分析結(jié)果

床身受力除了尾座、刀架、工件的重力以外，還包括加工過程中所受的切削力。將該力分解成沿不同坐標軸上的三個分力，如圖1所示。其中進給力Ff使床身產(chǎn)生拉伸變形，影響很小，不予考慮。在（xz）平面內(nèi)，主切削力Fc經(jīng)刀架作用于床身，通過工件對卡盤和尾座將產(chǎn)生反作用力F1、F2，同理，F(xiàn)3、....

圖3一階振型圖

可見，在其他條件不變的前提下，提高系統(tǒng)固有頻率或者增加結(jié)構(gòu)剛度均能夠改善床身動態(tài)性能。由于床身只有低階固有頻率才有可能同工作頻率相等進而發(fā)生共振，因而只考慮低階模態(tài)。模態(tài)分析結(jié)果，如表1所示。一階振型圖，如圖3所示。為了反映床身在動態(tài)切削載荷下的性能變化情況，通過對導軌面施加頻率....

圖4幅頻特性曲線

為了反映床身在動態(tài)切削載荷下的性能變化情況，通過對導軌面施加頻率為（250～400)Hz的切削激振載荷，采用完全法分60步計算出床身在切削簡諧力作用下的無阻尼幅頻特性曲線，如圖4所示。不同的激振頻率對應(yīng)的幅值是不同的，在橫坐標為297.5Hz、310Hz、332.5Hz附近出現(xiàn)峰....

本文編號：3909914