重型数控龙门加工中心横梁结构可靠性优化设计及软件开发

摘要

横梁作为重型数控龙门加工中心中主轴箱的主要承重件，其静动态特性直接影响了主轴加工的精度。本文以XKA2850重型数控龙门加工中心为研究对象。主要完成工作包括：
　　（1）对龙门数控加工中心横梁的研究现状进行了总结，对可靠性优化的历史和主要内容进行了简要介绍。
　　（2）归纳了有限元方法以及弹性力学基本概念，介绍了进行可靠性优化问题求解中需要依次使用到的三种方法：非正态随机变量转化为正态随机变量的等价正态转换方法、可靠性分析中使用最为广泛的FORM方法和解耦的可靠性优化算法单环单变量法。对这三种方法进行迭代求解的步骤进行了一一介绍。
　　（3）建立了横梁的有限元模型，通过对横梁进行静力学分析找到了其最大应力以及最大变形量，通过对横梁进行模态分析，找出了其前四阶的固有频率。基于响应面以及试验设计方法建立了横梁的可靠性优化模型，并求出了解。
　　（4）对.Net平台、C＃以及Matlab进行了介绍，对Matlab和C#各自的优缺点进行了比较，从而得出将二者结合进行混合编程的新思路。对Matlab与C#混合编程的必要性和可行性进行了分析，总结出了进行Matlab和C#混合编程的步骤。以混合编程在可靠性分析中实现FORM算法进行了演示。最后对建立的可靠性优化设计软件进行了简介。

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第一章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 龙门数控龙门加工中心横梁研究现状

1.3 可靠性优化设计方法简介

1.4 论文主要研究内容

第二章 基本理论

2.1 有限元方法

2.2 可靠性优化方法

2.3 本章小结

第三章 重型数控龙门加工中心横梁特性分析

3.1 XKA2850型重型数控龙门加工中心简介

3.2 Ansys软件

3.3 横梁有限元模型

3.4 横梁静态特性分析

3.5 横梁动态特性分析

3.6 本章小结

第四章 横梁结构可靠性优化设计

4.1 响应面方法与试验设计

4.2 横梁可靠性优化

4.3 本章小结

第五章 横梁结构可靠性优化设计平台

5.1 背景介绍

5.2 C#与Matlab混合编程

5.3 Matlab与C#混合编程的步骤

5.4 Matlab与C#混合编程在可靠性分析中的应用

5.5 横梁可靠性优化设计软件

5.6 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

致谢

参考文献

攻硕期间取得的成果