大型龙门铣床新型横梁的研究与设计

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1、硕士学位论文MASTER’SDISSERTATION论文题目大型龙门铣床新型横梁的研究与设计作者姓名王鹏学科专业机械制造及其自动化指导教师李宇鹏教授2015年5月中图分类号：TH132.2学校代码：10216UDC：621密级：公开工学硕士学位论文大型龙门铣床新型横梁的研究与设计硕士研究生：王鹏导师：李宇鹏教授申请学位：工学硕士学科专业：机械制造及其自动化所在单位：机械工程学院答辩日期：2015年5月授予学位单位：燕山大学ADissertationinMechanicalManufacturingandAutomationTHERESEARCHANDDESIGN

2、FORNEWMODELBEAMOFLARGEPLANOMILLERbyWangPengSupervisor:ProfessorLiYupengYanshanUniversityMay2015燕山大学硕士学位论文原创性声明本人郑重声明：此处所提交的硕士学位论文《大型龙门铣床新型横梁的研究与设计》，是本人在导师指导下，在燕山大学攻读硕士学位期间独立进行研究工作所取得的成果。论文中除已注明部分外不包含他人已发表或撰写过的研究成果。对本文的研究工作做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式注明。本声明的法律结果将完全由本人承担。作者签字：日期：年月日燕山大学硕士学位

3、论文使用授权书《大型龙门铣床新型横梁的研究与设计》系本人在燕山大学攻读硕士学位期间在导师指导下完成的硕士学位论文。本论文的研究成果归燕山大学所有，本论文的研究内容不得以其它单位的名义发表。本人完全了解燕山大学关于保存、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关部门送交论文的复印件和电子版本，允许论文被查阅和借阅。本人授权燕山大学，可以采用影印、缩印或其它复制手段保存论文，可以公布论文的全部或部分内容。保密□，在年解密后适用本授权书。本学位论文属于不保密□。(请在以上相应方框内打“√”)作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日摘要摘要龙门铣床具有加工效率高、刚度

4、好、跨度大、精度高等特点，在机床行业中具有举足轻重的地位，随着科学技术的发展进步，对机床的设计提出了更高的要求。传统设计方法的局限性逐渐显现，新方法的开发与应用愈显重要。在这样的行业背景下，本文以某型大型龙门铣床为基础，以轻量化设计和提高横梁刚度为目标，结合结构仿生、拓扑优化以及多目标优化等设计手段，对横梁进行了新型结构的设计。本文的主要研究内容有以下几个方面：(1)对本文涉及到的仿生理论、拓扑优化理论、多目标优化理论、模糊优选理论、层次分析理论进行了研究。(2)本文从外形轮廓和内部筋板两个方面对横梁进行了新结构的设计。横梁的外形轮廓设计，本文利用ESO方法进行

5、了APDL语言的优化算法编程，对横梁进行了拓扑优化，确定了横梁的外形轮廓设计。对于内部筋板的设计，本文通过相似性评价选择了王莲和竹作为仿生对象，对其结构和力学性能进行了研究，归纳出了它们的构型特点，应用到新型筋板的结构设计中，并提出了区块化结构仿生的设计理念，在此基础上进行了横梁新型结构的设计。(3)通过结构仿生设计出若干备选方案，为避免方案尺寸参数搭配对优选结果造成影响，导致优秀方案的差尺寸搭配不如较差方案的好尺寸搭配的情况，首先对每种方案进行了多目标优化，保证每种方案都是每种构型设计的优秀方案，然后将这几种优秀方案一起进行多目标的综合优选评价，从横梁性能和工

6、艺两个方面选出最好的设计方案。(4)从横梁的定位精度着手，对承载部件在横梁上移动时刀具轨迹的直线度和角度偏差展开研究，提取了承载部件移动到横梁不同位置导轨面处的变形数据，并应用MATLAB软件对数据进行了处理，仿真了横梁导轨面处变形的补偿，结果表明精度有很好的提高。关键词：横梁；结构仿生；多目标优化；优选；精度I燕山大学工学硕士学位论文AbstractLargeplanomillerhasthefeaturesofhighefficiency,goodrigidity,largespan,highaccuracy.andhasapivotalpositionin

7、themachinetoolindustry.Withthedevelopmentofscienceandtechnology,Thedesignrequirementsofthemachinetoolishigher.Thelimitationsofthetraditionaldesignmethodsaregraduallyemerging,Thedevelopmentandapplicationofthenewmethodismoreimportant.Underthebackgroundofthisindustry,Thispaper,onthebasi

8、sofacertaint