基于动态测试有限单元法及灵敏度分析的螺旋锥齿轮铣齿机优化设计(6)_山东solidworks山东代理烟台昭阳网络技术服务有限公司

j的灵敏度。( 10 ) 式为结构第 i 阶固有频率wi对设计变量bj的灵敏度计算公式。

选则梁和板厚尺寸的扭转灵敏度和弯曲灵敏度为设计变量.选择第一阶弯曲和扭转模态为目标函数进行灵敏度分析。设计变量的初始值及灵敏度分析结果见下表。

Table 3 设计变量与灵敏度分析结果

2.4 优化

选择整机质量为目标函数，弯曲灵敏度和扭转灵敏度高的设计变量：立柱后板仰角，立柱圆滑过渡筋板半径，立柱高及底座高为优化变量。约束条件为：限制机床的沿Y方向的倾倒振动高于20Hz，因为机床铣削的最高工作频率为20Hz，这样可以远离共振区间，减小振动幅值。设置好的优化条件和目标函数经过SolidWorks Simulation优化功能的 14次迭代运算，计算收敛，优化后的结果见下表。

整机质量随迭代次数的变化曲线

Table 4 优化结果

从上表可以看出, 螺旋锥齿轮铣齿机第一阶固有频率从28.322Hz提高到41.572Hz，增加了46.8%。而整机质量却降低到21030Kg，减轻了2.1%，节约钢材454Kg。机床的Y方向倾倒振动幅值从0.26mm降低到0.21mm，降低了19.2%，绕Z轴扭转振动幅值从0.23mm降低到0.18mm，减小了21.7%。所以整机的动态性能提高了将近19%，并且使用寿命也相应的延长。

基于动态测试有限单元法及灵敏度分析的螺旋锥齿轮铣齿机优化设计(6)

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