[发明专利]基于时变可靠性的数控机床主轴多学科设计优化方法

摘要

本发明公开了一种基于时变可靠性的数控机床主轴多学科设计优化方法；其具体包括建立数控机床主轴的多学科优化设计模型得到数控机床主轴的初始设计变量值、建立数控机床主轴的时变可靠性模型、计算数控机床主轴的可靠度并判断该可靠度是否满足时变可靠性要求。本发明将多学科设计优化与时变可靠性结合，能够较好的得到数控机床主轴的全局最优解，同时很好的提高了数控机床主轴的可靠性，解决了传统设计方法无法满足现代工业对于产品高可靠性的要求等问题。

主权项

一种基于时变可靠性的数控机床主轴多学科设计优化方法，其特征在于，包括以下步骤：A、将数控机床主轴结构进行分解，具体为：将数控机床主轴的初始结构分为静、动两个子系统；其中，静子系统为主轴的自重优化函数，动子系统为主轴的刚度优化函数；建立数控机床主轴的多学科优化设计模型，得到数控机床主轴的初始设计变量值，所述建立数控机床主轴的多学科优化设计模型的数学模型具体为：x＝[D,d,l,a]minf1(x)=14πρ(D2-d2)(l+a)]]>f2(x)=y=Fa2(l+a)3EI]]>s.t.g(x)≥0h(x)＝0其中，D,d,l,a为设计变量，x为设计变量的集合，f1为系统级主轴的自重优化函数，f2为系统级主轴的刚度优化函数，ρ为材料密度，F为主轴前端所受力，E为材料的杨氏弹性模量，I为轴的弯矩，s.t.g(x)≥0是系统级优化函数的不等式约束，h(x)＝0为系统级优化函数的等式约束；B、根据数控机床主轴各设计变量与时间的关系，建立数控机床主轴的时变可靠性模型，具体为：G(t,X(t,ω))=π(D4(t,ω)-d4(t,ω))32fy(ω)-F(t,ω)a]]>其中，G(·)为功能函数，X(t,ω)为设计变量关于时间的函数，fy(ω)为极限弯矩，ω为与时间相关的随机变量；C、将步骤A中得到的初始设计变量值代入步骤B中建立的数控机床主轴时变可靠性模型中计算该设计变量条件下的可靠度，判断该可靠度是否满足时变可靠性要求；若该可靠度满足时变可靠性要求，则操作结束；若该可靠性不满足时变可靠性要求，则返回步骤A。