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作者：王家炜;于爱兵;朱立志;赵家震;齐少春;叶家往;
单位：宁波大学机械工程与力学学院;
摘要：为提高直驱机床整机的优化效率，改善静动态性能并达到轻量化效果，提出了一种机床整机刚度特性分析指导薄弱环节改进的优化思路。基于有限元法和串联刚度场理论对三轴直驱型加工中心进行静力学分析、模态分析和谐响应分析，辨识出横梁立柱是整机静刚度以及一、二阶模态振型的最薄弱环节。采用拓扑优化、灵敏度分析、尺寸优化相结合的方法设计并得到了横梁立柱新结构。对比优化前后的横梁立柱结构及整机性能，结果表明：新型横梁立柱在x、y、z三个方向上的静力变形量分别减少27.8%、9.3%和10.3%,前二阶固有频率分别提高23.6%和11.0%,同时横梁立柱结构实现减重9.0%;直驱机床整体刚度显著提高，并且x、y、z三个方向上的最大共振峰值分别下降31.1%、22.5%、16.0%。在横梁立柱质量减轻的前提下，直驱机床整机的静动态性能显著提升。
关键词：直驱机床;;机床整机;;刚度特性;;薄弱环节辨识;;结构优化
基金资助：宁波市科技创新重大专项(2021Z077)
