采用结构仿生的重型机床立柱的综合优化

中国机械工程

采用结构仿生的重型机床立柱的综合优化

李宇鹏1,2；巴春来1；刘来超3

1.燕山大学机械工程学院，秦皇岛，066004
2.河北省重型智能制造装备技术创新中心，秦皇岛，066004
3.中国汽车工程学会，北京，100055

出版日期:2019-07-10 发布日期:2019-07-10

Comprehensive Optimization of Heavy Machine Columns Using Structural Bionics

LI Yupeng1,2；BA Chunlai1；LIU Laichao3

1.School of Mechanical Engineering,Yanshan University,Qinhuangdao,Hebei,066004
2.Heavy-duty Intelligent Manufacturing Equipment Innovation Center of Hebei Province,Qinhuangdao,Hebei,066004
3.Society of Automotive Engineers of China,Beijing,100055

Online:2019-07-10 Published:2019-07-10

摘要/Abstract

摘要：

以重型球形蜗杆砂轮磨齿机立柱为研究对象，以应变能最小和1阶固有频率最大为目标，以体积分数为约束，对重型立柱结构进行拓扑优化，得到复杂载荷下材料的最佳分布。结合结构仿生优化和尺寸优化对立柱内部复杂结构进行优化。优化前后立柱的静动态性能指标的对比结果表明：立柱的静动态性能显著提升，内部复杂结构的仿生轻量化和尺寸最佳得以实现，从而验证了综合优化的有效性。

关键词: 重型机床立柱, 拓扑优化, 结构仿生优化, 尺寸优化

Abstract:

A heavy interal gear grinding machine with spherical worm shaped grinding wheel column was as research object. Topology optimization of the heavy column structures was carried out, with the minimum strain energy and the maximum first natural order frequency as the goals and the volume fraction as the constraint. The best distribution of materials under complex loads was obtained. The internal complex structure of the columns were optimized by structural bionics and size optimization. The comparison between before and after optimizations about static and dynamic performance indexes of columns shows that the static and dynamic performances of columns are significantly improved, and the bionic lightweight and the best sizes are achieved. The effectiveness of the comprehensive optimization were verified by the comparison results.

Key words: heavy machine column, topology optimization, structural bionic optimization, size optimization

中图分类号:

TH132

李宇鹏1,2；巴春来1；刘来超3. 采用结构仿生的重型机床立柱的综合优化[J]. 中国机械工程.

LI Yupeng1,2；BA Chunlai1；LIU Laichao3. Comprehensive Optimization of Heavy Machine Columns Using Structural Bionics[J]. China Mechanical Engineering.

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