[发明专利]一种获取机床部件最佳体积比的方法

权利要求书

1.一种获取机床部件最佳体积比的方法，用于获得对所述机床部件进行拓扑优化设计时所需的部件最佳体积比，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1，获取单个所述机床部件的特征质量值、特征阻尼值及特征刚度值；

所述特征质量值为所述机床部件的整体质量值，

所述特征阻尼值为所述机床部件与其他所述机床部件结合面的阻尼值，

所述特征刚度值为所述机床部件与其他所述机床部件结合面的刚度值；

步骤S2，通过对包含所述机床部件的机床的刀尖点施加特定力构建动力学方程表达式1，

（表达式1）

其中M为所述机床部件的特征质量值；C为所述机床部件的特征阻尼值，K为所述机床部件的特征刚度值，X为所述机床的刀尖点的空间坐标位移量，F(t)为所述特定力的值，为X的一阶导数，为X的二阶导数；

步骤S3，将所述特征质量值、所述特征阻尼值及所述特征刚度值代入步骤S2中的表达式1，得到表征所述刀尖点的空间位移量与所述特征质量值之间关系的刀尖位移-质量关系曲线；

步骤S4，根据所述刀尖位移-质量关系曲线，得到使所述刀尖点的空间坐标位移量最小的所述特征质量值，将该特征质量值作为优化质量值；

步骤S5，根据所述优化质量值得到所述部件的最佳质量比，并根据该最佳质量比得到所述部件的最佳体积比，所述最佳质量比为所述优化质量值与所述部件设计空间的最大质量值的比值，所述部件设计空间的最大质量值由机床设计允许的所述部件的最大体积决定；

其中，步骤S4包括以下子步骤：

步骤S4-1，对所述刀尖位移-质量关系曲线进行观察：

当所述刀尖点空间坐标位移量随着所述特征质量值数值改变呈现规律性变化，所述刀尖位移-质量关系曲线为可改善曲线，应对所述机床部件进行优化，

当所述刀尖点空间坐标位移量随着所述特征质量值数值改变呈现无规律性变化，所述刀尖位移-质量关系曲线为不可改善曲线，不必对所述机床部件进行优化；

步骤S4-2，根据所述可改善曲线选取使加工中心刀尖点位移量最小的所述特征质量值作为所述部件的优化质量值。

2.根据权利要求1所述的获取机床部件最佳体积比的方法，其特征在于：

其中，在步骤S2中，所述特定力为随时间变化的等幅变频的作用力。