一种获取机床部件最佳体积比的方法技术

根据本发明专利技术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，本发明专利技术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。

A Method for Obtaining the Optimum Volume Ratio of Machine Tool Components

According to a method of obtaining the optimum volume ratio of machine tool components involved in the present invention, because the dynamic model of machine tool is established, the characteristic mass value, characteristic damping value and characteristic stiffness value of machine tool components are substituted into the dynamic equation of machine tool, and the tool tip displacement-mass relationship curve representing the relationship between the spatial displacement and the mass value of the tool tip is obtained, and the tool tip displacement-mass relationship curve is selected. The characteristic mass value of machine tool parts with the smallest tool tip displacement in line is taken as the optimum mass value, and then the optimum mass ratio of machine tool parts can be obtained. The optimum volume ratio is obtained by optimum mass ratio. Therefore, the present invention completes the calculation of the optimum mass of machine tools based on the dynamic theory, and applies the calculation results directly to the topological optimization design of machine tool components, and proposes a method for obtaining the optimum volume ratio of machine tool components.

【技术实现步骤摘要】
一种获取机床部件最佳体积比的方法
本专利技术属于机床设备领域，具体涉及一种获取机床部件最佳体积比的方法。
技术介绍
拓扑优化设计作为一种提高部件刚度减轻部件质量的方法被广泛应用于结构设计领域中。拓扑优化设计的约束条件中的最佳体积比目前常用的限定方法是人为限定一个百分比，对于这个百分比，以往领域中没有明确且有理论依据的计算方法。在机床结构设计中，单部件的质量没有进行过精确的设计，通常是结构设计后，直接计算出质量，对于质量及其对动特性的影响没有进行详细的计算分析。
技术实现思路
本专利技术是为了解决上述两个问题而进行的，目的在于提供一种获取机床部件在设计空间中的最佳体积比的方法，用于获得对机床部件进行拓扑优化设计时所需的部件最佳体积比。本专利技术提供了一种获取机床部件最佳体积比的方法，具有这样的特征，包括：步骤S1，获取单个机床部件的特征质量值、特征阻尼值及特征刚度值；特征质量值为机床部件的整体质量值，特征阻尼值为机床部件与其他机床部件结合面的阻尼值，特征刚度值为机床部件与其他机床部件结合面的刚度值；步骤S2，通过对包含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为机床部件本文档来自技高网...

【技术保护点】
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，

【技术特征摘要】
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...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁晓红，李天箭，沈磊，
申请(专利权)人：上海理工大学，
类型：发明
国别省市：上海,31