[发明专利]一种基于正交试验分析的机床横梁多目标优化设计方法

摘要

本发明公开了一种基于正交试验分析的机床横梁多目标优化设计方法，本方法从横梁筋板结构、筋板厚度、横梁上导轨支撑筋板倾斜角度三个方面进行设计，包括以下步骤：对原横梁进行三维建模，并对其静、动态特性进行分析，以确定横梁优化的因素与评估指标；选取横梁筋板结构、筋板厚度、横梁上导轨支撑筋板倾斜角度作为试验因素，并确定各因素的水平，选择正交试验表并对各因素的组合进行仿真试验，采用综合平衡分析法对仿真数据进行分析处理，得到最优的参数组合；对比优化前后横梁的各项性能确定优化设计参数组合的合理性。本发明提出的优化设计方法以较少的试验次数获得最佳的试验参数组合，合理可行，操作简单，具有典型性，整齐可比性。

主权项

1.一种基于正交试验分析的机床横梁多目标优化设计方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)对原横梁进行建模和静、动态特性仿真试验，分析发现位于横梁中间部位的上导轨面是横梁最薄弱的地方，其形变量最大；(2)选取横梁筋板结构、筋板厚度和横梁上导轨支撑筋板倾斜角度作为试验因素，确定以横梁质量、最大耦合变形、最大耦合应力和一阶固有频率作为评估指标；(3)根据各因素水平的取值范围选取三因素四水平的正交表(L16(43))安排试验组合，并进行仿真试验；(4)对仿真试验的数据采用综合平衡法进行分析，确定最佳参数组合方案；(5)对比横梁的最佳方案与原设计方案的各项性能，以验证最佳方案的合理性；原横梁上导轨支撑筋板倾斜角度为90°，优化设计方案中以35°～65°为分布区间设计相应的水平数；选取三因素四水平的正交表(L16(43))，其中筋板结构安排在第1列，筋板厚度安排在第2列，上导轨支撑筋板倾斜角度安排在第3列；所述的综合平衡法分析步骤为：(1)分别求取每个因素对各个评估指标的影响，即求取每个因素水平的Kj和R值，其中Kj表示因素的第j水平对评估指标的系数之和；R表示极差：R＝max{Kj}‑min{Kj}；(2)根据Kj值确定优水平，其中对于越大越优的指标选取对应列的最大值所对应的水平，对于越小越优的指标选取对应列上的最小值所对应的水平；根据R值确定主次顺序，其中R值越大表示影响越大，R值越小影响越小，对每个指标分别计算分析确定i个优选方案；(3)综合比较i个优选方案的每个因素对评价指标的影响程度确定主次顺序与优水平，得到最佳参数组合方案。