立柱作为精密坐标镗床的核心承载部件,其设计对整机动态性能至关重要。为提升机床动态特性,文章提出了一种基于斜立柱结构优化的动态性能增强方法。首先利用有限元法(finite element method,FEM)构建了机床整机动力学模型,分析低阶模态...立柱作为精密坐标镗床的核心承载部件,其设计对整机动态性能至关重要。为提升机床动态特性,文章提出了一种基于斜立柱结构优化的动态性能增强方法。首先利用有限元法(finite element method,FEM)构建了机床整机动力学模型,分析低阶模态振型规律,阐明了增强机床动态特性的设计原理。仿真结果表明,斜立柱结构相比传统等截面立柱,可提高机床低阶模态的固有频率。为进一步优化斜立柱结构的关键尺寸,提出了一种斜立柱设计参数两级响应面优化策略,揭示了斜立柱几何尺寸与一阶固有频率的灵敏度关系,并确定了关键尺寸的最优范围。通过构建斜立柱几何参数与一阶固有频率的二次回归模型,最终确定了最优设计尺寸。优化结果表明,优化后的斜立柱质量减轻9.4%,一阶固有频率提高5.5%,二阶固有频率提高20.4%,模态分析验证了该优化方法的有效性。该方法不仅有效提升了机床低阶固有频率,还实现了轻量化设计,具有重要的工程应用价值。展开更多
文摘立柱作为精密坐标镗床的核心承载部件,其设计对整机动态性能至关重要。为提升机床动态特性,文章提出了一种基于斜立柱结构优化的动态性能增强方法。首先利用有限元法(finite element method,FEM)构建了机床整机动力学模型,分析低阶模态振型规律,阐明了增强机床动态特性的设计原理。仿真结果表明,斜立柱结构相比传统等截面立柱,可提高机床低阶模态的固有频率。为进一步优化斜立柱结构的关键尺寸,提出了一种斜立柱设计参数两级响应面优化策略,揭示了斜立柱几何尺寸与一阶固有频率的灵敏度关系,并确定了关键尺寸的最优范围。通过构建斜立柱几何参数与一阶固有频率的二次回归模型,最终确定了最优设计尺寸。优化结果表明,优化后的斜立柱质量减轻9.4%,一阶固有频率提高5.5%,二阶固有频率提高20.4%,模态分析验证了该优化方法的有效性。该方法不仅有效提升了机床低阶固有频率,还实现了轻量化设计,具有重要的工程应用价值。
