基于转移质量方式的龙门加工中心动横梁结构优化设计方法

针对某大型龙门加工中心动横梁结构设计中存在一些部位材料余量过大、一些部位刚度不足的问题,提出一种以转移质量为核心的动横梁结构优化设计方法。方法是在对动横梁进行动静态性能分析的基础上,利用模态分析和拓扑优化技术辨识动横梁结构中的冗余质量,并将其转移到动横梁刚度不足的薄弱位置,设计出在不改变动横梁装配尺寸的前提下具有较为均衡动静刚度特性的动横梁结构方案。通过对改进前后动横梁结构的动静态性能参数的分析对比,改进后动横梁前4阶固有频率平均提高5.53%,整体方向最大变形量平均减少7.33%,表明该结构优化方法是有效可行的。

能量平衡原理在大型龙门加工中心动横梁结构优化中的应用

针对大型龙门加工中心动横梁的结构特征,基于能量平衡原理,以能量均匀性作为动态特性的表征完成了动横梁的机构优化。利用构建的有限元分析模型,采用模态分析确定横梁结构的变形方式,并且基于能量分析辨识惯性能和弹性势能集中分布的区域,根据能量平衡原理对动横梁结构进行改进。设计实例表明文中的方法对于提高动横梁能量分布的均匀性有较好的效果。