基于多目标渐进优化法的深孔机床床身重构设计.pdf

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1、D嗍nandResea设计与研究基于多目标渐进优化法的深孔机床床身重构设计术阴书玉①薄瑞峰②沈兴全②(①中铁工程装备集团有限公司，河南郑州450016；②中北大学机械与动力工程学院，山西太原030051)摘要：为了有效提高深孔机床床身静动态性能及实现其轻量化设计。将多目标拓扑优化技术引入到床身的结构设计中。首先以渐进结构优化法(ESO算法)为理论基础，利用ANSYS软件提出了以整体刚度和基频共同最大化为综合目标的多目标渐进结构优化算法；其次运用该算法对深孔钻床床身进行拓扑优化，获得了最佳的拓扑图样；最后，依据优化后的拓扑图样对其进行了重构设计。分析

2、结果显示：该算法能够较好地完成优化目的，即优化后床身的静、动态性能得到了有效的提高，同时整体重量明显地下降。达到了轻量化设计的要求，为企业提供了更为合理的床身结构设计方案。关键词：多目标渐进优化法；深孔机床；床身；ANSYS；重构设计中图分类号：TH122文献标识码：AReconstructionaldesignfordeepholemachinelathebedbasedonmulti--objectiveevolutionaryoptimizationYINShuyu①BORuifeng②SHENXingquan②，，((~)ChinaRail

3、wayEngineeringEquipmentGroupCo．，Ltd．，Zhengzhou450016，CHN；(~)SchoolofMechanicalandPowerEngineering，NorthUniversityofChina，Taiyuan030051，CHN)Abstract：Inordertoimprovethestaticanddynamicperformanceandachievethelightweightdesignfordeepholedrillingmachinelathebedefectively，themulti

4、—objectivetopologyoptimizationwasintroducedtothestructuraldesignoflathebed．Firstly，basedonthetheoryofevolutionarystructuraloptimization(ESO)，multi—objectiveevolutionaryoptimizationalgorithmbasedonoptimizationgoalofm~imumstiffnessandmaximumfundamentalfrequencywasestablishedbyAN

5、SYSsoftware．Secondly，structuraltopologyoptimizationdesignfordeepholedrillingmachinelathebedwasrealizedbythealgorithm，andtheoptimaltopologystructurewasgained．Finally，dependingontheoptimizationprogram，themodeloflathebedwasredesigned．Fromtheoptimizationresults，optimizationpurpose

6、sareimplementedwellbythealgorithm．Thatistosay，thestaticanddynamicperformanceoftheoptimallathebedhavebeenim—provedefectively，anditsoverallweightisdecreasedobviously，reachingtherequirementoflightweightdesign．Itcanprovidethemorereasonablestructureplanofthelathebedfortheenterprise

7、．Keywords：multi—objectiveevolutionaryoptimization；deepholemachine；lathebed；ANSYS；reconstructionalde—sign传统的经验结构类比分析方法存在较大的缺陷，行，以其为基础的多目标拓扑优化算法容易利用现有已经很大程度上不能符合现代深孔加工机床的设计要的有限元分析软件实现，具有很好的通用性。求。从机床结构设计角度来讲，如何有效提高机床基童水光等人以多目标拓扑优化为理论依据，对卧础部件(床身、主轴箱等)的静动态性能以及实现其轻式旋压机床身筋板的布局进行了优化研究

8、，取得了良量化设计对改善整机性能有着重要的作用⋯。研究好的优化效果_2]。汪兵兵等人以某机械基础结构作表明：多目标结构拓扑