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作者：章凯羽;周佳易;孙政;
单位：合肥工业大学机械工程学院;
摘要：横梁结构设计优劣直接影响数控机床的加工精度。为了提高机床横梁的刚度和强度，提出了一种基于异形结构设计的横梁二次优化设计方法。以优化某工业龙门机床横梁为例：在横梁集中载荷区处添加不同方向的筋板，设计12种异性横梁横截面结构。从结构刚度和强度角度筛选出最优设计。此外，在横梁非受力位置处删除不必要的筋板，对结构进行轻量化设计。基于优选结构建立横梁三维模型，对整体结构进行的结构参数优化。以横梁的上/下/前/后壁厚、水平/竖直筋板厚度等作为参数设计因素，以横梁的质量、重力方向最大变形量、最大总变形量和最大等效应力作为评价目标函数进行多目标优化设计。基于正交试验，对横梁在不同工位进行结构力学计算。运用综合平衡法分析试验数据，确定横梁的最优设计。优化结果表明：与原横梁相比，优化后的横梁质量减少了14.87%，中间工位的总变形量减少了45.69%，重力方向最大变形量减少了48.21%。
关键词：异形结构;;机床横梁;;结构优化;;正交试验
基金资助：国家自然科学基金（JZ2017GJQN1096）
