[发明专利]一种机床主轴的优化设计方法

权利要求书

1.一种机床主轴的优化设计方法，其特征在于：首先确定主轴的设计变量、包含有若干目标子函数的目标函数和约束条件，然后按如下步骤进行优化设计：

（1）试验设计优化阶段：运用试验设计在可行域中对主轴的设计变量进行初步寻优，获得一组初步优化解；

（2）优化值传递步骤：从步骤（1）中获得的一组初步优化解中，选出令目标函数综合最优的一个初步优化解，作为梯度法的初始值；

（3）梯度法优化阶段：基于步骤（2）获得的初始值，首先采用梯度法对所有目标子函数并行进行优化，并反复在初始值周围的局部区域寻找新的初始值进行迭代，并对改进后的目标子函数继续进行并行优化，最后将所有目标子函数可行优化解进行耦合并获得综合性能最优的全局优化解。

2.根据权利要求1所述的机床主轴的优化设计方法，其特征在于：所述主轴的设计变量、目标函数和约束条件如下：

X=x1x2x3T=Dla Tminf1(X)minf2(X)minf3(X)g1(X)=f2(X)≤[y]g2(X)≤[θ]g3(X)=f3≤[τ]Xmin≤X≤Xmax]]>

其中，主轴的设计变量为X=[x₁ x₂ x₃]^T=[D l a]^T，D为主轴的外径，l为主轴的跨度，a为主轴的外伸端长度；主轴的目标函数为minf₁(X)、minf₂(X)和minf₃(X)，f₁(X)、f₂(X)和f₃(X)为目标函数的^三个目标子函数，f₁(X)为主轴的质量函数，f₂(X)为主轴外伸端挠度函数，f₃(X)为主轴的切应力函数；主轴的约束条件为g₁(X)=f₂(X)≤[y]、g₂(X)≤[θ]、g₃(X)=f₃≤[τ]和X_min≤X≤X_max，g₁(X)为主轴的外伸端挠度值，[y]为主轴的外伸端许用挠度值，g₂(X)为主轴的外伸端扭转角，[θ]为主轴的外伸端许用扭转角，g₃(X)为主轴的切应力，[τ]为主轴的许用切应力，X_min为设计变量的下限，X_max为设计变量的上限。