[發明專利]一種機床主軸的優化設計方法

在審

• 申請號: 201310013720.7
• 申請日: 2013-01-15
• 公開（公告）號: CN103268365A
• 公開（公告）日: 2013-08-28
• 發明（設計）人: 紀愛敏;殷旭;孫鵬飛;黃鑫磊
• 申請（專利權）人: 河海大學常州校區
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 董建林

1.一種機床主軸的優化設計方法，其特征在于：首先確定主軸的設計變量、包含有若干目標子函數的目標函數和約束條件，然后按如下步驟進行優化設計：

（1）試驗設計優化階段：運用試驗設計在可行域中對主軸的設計變量進行初步尋優，獲得一組初步優化解；

（2）優化值傳遞步驟：從步驟（1）中獲得的一組初步優化解中，選出令目標函數綜合最優的一個初步優化解，作為梯度法的初始值；

（3）梯度法優化階段：基于步驟（2）獲得的初始值，首先采用梯度法對所有目標子函數并行進行優化，并反復在初始值周圍的局部區域尋找新的初始值進行迭代，并對改進后的目標子函數繼續進行并行優化，最后將所有目標子函數可行優化解進行耦合并獲得綜合性能最優的全局優化解。

2.根據權利要求1所述的機床主軸的優化設計方法，其特征在于：所述主軸的設計變量、目標函數和約束條件如下：

X=x1x2x3T=Dla Tminf1(X)minf2(X)minf3(X)g1(X)=f2(X)≤[y]g2(X)≤[θ]g3(X)=f3≤[τ]Xmin≤X≤Xmax]]>

其中，主軸的設計變量為X=[x₁?x₂?x₃]^T=[D?l?a]^T，D為主軸的外徑，l為主軸的跨度，a為主軸的外伸端長度；主軸的目標函數為minf₁(X)、minf₂(X)和minf₃(X)，f₁(X)、f₂(X)和f₃(X)為目標函數的^三個目標子函數，f₁(X)為主軸的質量函數，f₂(X)為主軸外伸端撓度函數，f₃(X)為主軸的切應力函數；主軸的約束條件為g₁(X)=f₂(X)≤[y]、g₂(X)≤[θ]、g₃(X)=f₃≤[τ]和X_min≤X≤X_max，g₁(X)為主軸的外伸端撓度值，[y]為主軸的外伸端許用撓度值，g₂(X)為主軸的外伸端扭轉角，[θ]為主軸的外伸端許用扭轉角，g₃(X)為主軸的切應力，[τ]為主軸的許用切應力，X_min為設計變量的下限，X_max為設計變量的上限。