[发明专利]气脚支撑工作台的设计方法

权利要求书

1.一种气脚支撑工作台的设计方法，该工作台中心对称，其中部设有双导轨及其配套滑块，其特征在于，包括步骤：

A1、确定有限元模型：根据工作台建立相应实心长方体的几何形态，对所述几何形态进行实体网格划分形成实体单元，将材料属性定义给所述实体单元，根据工作台的实际情况确定所述实体单元的质量分布形成有限元模型；

A2、确定气脚位置：改变气脚与对称中心的距离采样一组有限元模型，通过对所述有限元模型分别进行静力学分析，取其中变形分布最均匀的模型为此采样组最优化模型，反复上述获取每个采样组最优化模型的步骤以获取更优化的模型至获取符合精度需求的气脚位置；

A3、确定气脚刚度：根据工作台的具体形态建立有限元模型，用等刚度值的弹簧单元取代所述有限元模型的刚性边界条件，在所述获取的有限元模型气脚位置处通过改变弹簧的刚度进行气脚的模态分析，通过所述模态分析获取气脚刚度的上限和下限；

A4、确定气脚预载：对所述有限元模型进行静力学分析，获取气脚支撑处等效弹簧的总反力。

2.如权利要求1所述的气脚支撑工作台的设计方法，其特征在于，所述材料属性包括材料的密度，其采用该长方体的等效材料密度ρ代替实际的材料密度，该等效密度ρ的计算公式：ρ＝(M₀—M_点)/V，

式中，

M₀为工作台的总质量；

M_点为几何模型中添加质量点的总质量；

V为长方体的体积。

3.如权利要求1所述的气脚支撑工作台的设计方法，其特征在于，步骤A2中，以半边工作台作为参考，半边工作台中的变形分成两个部分，一部分是气脚往外到自由末端的区域，另外一部分为气脚到导轨之间的区域，称前者区域中的最大变形为δ_e，后者区域中的最大变形为δ_m，则判断变形分布最均匀的准则为最小化δ_e和δ_m的绝对差值。

4.如权利要求3所述的气脚支撑工作台的设计方法，其特征在于，改变气脚与对称中心的距离时，首先判断气脚位置偏移的方向：δ_e>δ_m，向远端偏移；反之，则向中心偏移。

5.如权利要求1所述的气脚支撑工作台的设计方法，其特征在于，通过在导轨滑块区域和初定气脚位置分别设置相应的刚性固定边界条件，根据实际情况施加重力场获取所述实体单元的质量分布。

6.根据权利要求1所述的气脚支撑工作台的设计方法，其特征在于，步骤A3中，仅对气脚的竖直方向振型进行模态的分析。

7.如权利要求6所述的气脚支撑工作台的设计方法，其特征在于，所述竖直方向振型包括扭摆和挠动振型。

8.如权利要求6所述的气脚支撑工作台的设计方法，其特征在于，得到随气脚刚度变化的模态曲线，气脚刚度值为曲线急剧上升后到模态增长突然减缓的转折点，此处刚度值为气脚强化工作台的最大效率点。

9.如权利要求6所述的气脚支撑工作台的设计方法，其特征在于，得到随气脚刚度变化的模态曲线，气脚刚度值为曲线中对应工作台达到需要的模态高度时的刚度值，此处刚度值为气脚刚度的下限。

10.如权利要求1—10任一所述的气脚支撑工作台的设计方法，其特征在于，所述的气脚支撑工作台为多轴数控钻机工作台。