[发明专利]一种面向节能的机床运动部件多目标结构优化方法

摘要

本发明在传统机床设计方法考虑机床静态性能和动态性能的基础上，将运动部件的能耗作为一个设计指标，基于均匀试验数据，采用灵敏度分析对决策变量即机床运动部件中与装配关系无关的结构尺寸进行简化，同时根据再次设计的均匀试验，利用主成分分析对优化目标进行降维，构建了一种面向节能的机床运动部件多目标优化模型，为机床节能设计提供了一种新的思路。

主权项

1.一种面向节能的机床运动部件多目标结构优化方法，其特征在于包括以下步骤：步骤1：根据机床实际结构特征，选择机床运动部件众多结构尺寸作为决策变量；步骤2：将步骤1选择的决策变量作为实验变量，以机床运动部件能耗、机床静态性能、机床动态性能为实验目标，设计均匀试验并利用有限元分析软件分析计算机床静态性能及动态性能、MATLAB/Simulink计算运动部件能耗，得出步骤1中决策变量对实验目标的影响实验数据；步骤3：采用灵敏度分析法处理步骤2中的实验数据，重新选择灵敏度高即对优化目标影响较大的机床结构尺寸作为决策变量；步骤4：将步骤3重新选择出的决策变量作为实验变量，以机床运动部件能耗、机床静态性能、机床动态性能为实验目标，重新设计均匀试验，得到重新选择出的决策变量对实验目标的影响实验数据，并采用非线性回归分析方法，拟合出重选的决策变量与实验目标之间的函数关系；步骤5：采用主成分分析方法，分析实验目标之间存在的关联关系，得出降维后的实验目标；步骤6：以步骤3重选的决策变量为优化变量，以步骤5降维后的实验目标为优化目标，构建面向节能的机床运动部件多目标优化模型：步骤7：采用粒子群模拟退火算法对步骤6中面向节能的机床运动部件多目标优化模型进行求解，得出最优的机床运动部件结构尺寸。