[发明专利]一种获取机床部件最佳体积比的方法

摘要

根据本发明所涉及的一种获取机床部件最佳体积比的方法，因为建立机床动力学模型，将机床部件的特征质量值、特征阻尼值及特征刚度值代入机床的动力学方程，得到表征刀尖点的空间位移量与质量值关系的刀尖位移‑质量关系曲线，选取刀尖位移‑质量关系曲线中对应刀尖点位移最小的机床部件特征质量值作为最优质量值，进而得到机床部件最佳质量比，而通过最佳质量比能得到机床部件进行拓扑优化设计是所需的最佳体积比。所以，本发明基于动力学理论完成机床最佳质量计算，并将计算结果直接用于机床部件结构的拓扑优化设计当中，提出了一种获取机床部件最佳体积比的方法。

主权项

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所述部件最佳体积比，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，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所述机床设计允许的所述部件的最大体积决定。