液体静压油膜-转台系统的力学性能分析及优化设计

• 作 者: 魏旭豪
• 机 构: 北京工业大学
• 出 处: 北京工业大学
• 发表日期: 2010年期

数控机床和装备的性能取决于其关键部件的性能。液体静压油膜-转台系统是数控机床的主要部件，其性能优劣直接影响数控设备的加工质量和运行效率，对液体静压油膜.转台系统进行深入的力学分析及优化设计，对于增强数控机床工作台的承载能力和性能，满足高精度的加工需求，推动先进制造业的自主创新发展，具有十分重要的理论意义和应用价值。　　
本文主要从以下几个方面对液体静压油膜-转台系统进行研究：　　
（1）根据液体静压油膜-转台系统的特点，采用分块划分网格的方法，将油膜支承力简化为弹簧支承，建立了液体静压油膜-转台系统的有限元数值计算模型。　　
（2）分析了供油方式不同的液体静压油膜-转台系统，在不同的外荷载、不同材料弹性模量、不同油膜刚度、不同油腔个数时的静力学性能，得到了这些参数对系统的应力和位移变化的影响。　　
（3）在系统的动力学性能研究方面，分析了供油方式不同的系统，在不同材料弹性模量、不同油膜刚度、不同油腔个数时对系统结构进行了模态分析，研究了不同的系统参数对结构振动频率的影响。此外，利用响应面的建模方法研究了系统频率的响应面拟合函数形式。　　
（4）利用多学科优化理论，对影响液体静压油膜-转台系统工作性能的主要参数进行了多目标优化设计。以结构的最大位移为最小、单元最大Von Misses应力值为最小为优化目标，以无量纲的材料弹性模量和油膜刚度作为设计变量，建立了优化模型。利用响应面方法，将满足结构强度和刚度条件的目标函数进行显式化，建立了以结构综合性能指标为目标的单目标优化模型。采用序列响应面方法，对优化模型进行了求解，程序运行稳定可靠，获得了提高系统力学性能的条件。　　
计算结果符合预期设想，为进一步研究液体静压油膜-转台系统的其他方面的性能，提高其工作性能和加工精度提供了理论依据，对实际工程具有很大的理论意义及实际参考价值。