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金属学及金属工艺
高速磨床结构设计中的优化研究
本文对高速磨床零部件在结构设计中的结构参数进行了优化研究,针对其结构特点,将径向基函数近似模型和多目标优化设计方法引入到高速磨床结构优化中,建立了基于近似模型的高速磨床零部件优化设计方法。利用试验设计方法选取样本点,建立径向基函数近似模型,在全局优化算法—遗传算法的基础上,采用权重和方法求解高速磨床中的多目标优化问题。并在此基础之上开发出了具有自主知识产权的高速磨床零部件结构优化平台软件。以砂轮主轴系统为例,对主轴的结构尺寸和主轴系统中的刚度系数进行了优化研究。以主轴的结构尺寸参数为设计变量,以其质量和第一阶固有频率为目标值,以主轴受力的刚度和强度为约束条件,建立径向基函数近似模型,对该模型进行优化。根据优化设计的参数设计出新主轴,通过试验测试,证明新主轴在第一阶固有频率上提高了 6.7%,质量方面减少了 15.7%。针对某高速凸轮轴磨床主轴砂轮架系统,在 ADAMS 中建立其柔性体模型,对轴承的径向刚度和轴向刚度进行优化,目标值为表征磨削精度的砂轮质心径向位移跳动值,通过优化,目标值比优化前降低了近 40%。结果证明,该方法在高速磨床结构设计中是有效的,而且提高了求解复杂工程优化问题的效率。
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结构及多学科优化工程应用与理论研讨会’2009(CSMO-2009)论文集
2009年
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