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精密机床床身支撑点布局优化设计方法

郭悟斌  
【摘要】:床身支撑点布局是影响精密机床性能的关键因素之一,合理的支撑点布局可确保精密机床具有良好的调平性、稳定性、精度保持性及抗干扰性。目前国内对床身支撑点布局优化设计尚没有明确的理论方法指导,因此床身支撑点布局优化设计方法是我国精密机床制造业亟待解决的关键技术。本文以精密机床床身支撑点布局为研究对象,通过床身的静力学建模及分析,提出一种精密机床床身支撑点布局优化设计方法。本文主要研究内容如下:1)床身的静力学建模及分析。首先,建立表征床身主要静变形趋势的交叉梁模型;然后,以交叉梁交点处的挠度等量关系分解交叉梁模型,运用奇异函数法分析梁的静变形趋势,从而得到床身的静变形趋势;最后,以实例验证采用交叉梁模型来分析床身静变形趋势的合理性,为床身支撑点布局设计提供理论基础。2)床身支撑点布局设计。首先,基于梁的最优静变形趋势并结合梁的静刚度性能要求,得出梁的支撑点布局设计方法及流程;然后,根据梁的支撑点布局设计方法确定床身支撑点的初始布局方案,并将床身简化为交叉梁模型,利用交叉梁的最优静变形趋势设计交叉梁模型的支撑点位置;最后,根据床身的静刚度性能要求重新确定支撑点数量并设计支撑点的位置,重复该流程得到床身的支撑点布局。3)基于Isight的床身支撑点布局优化。首先,设计床身的支撑点布局,并基于此确定优化问题中的设计变量及目标函数;然后,搭建基于Isight的多目标优化设计平台以优化床身的支撑点位置,得出最优的支撑点位置方案;最后,结合实例说明床身支撑点布局优化设计方法及流程。


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