基于灵敏度分析的数控机床床身尺寸优化设计

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creo的sensitivity analysis

creo的sensitivity analysis
在Creo（PTC Creo，早期称为Pro/ENGINEER）中，"sensitivity analysis"可以理解为灵敏度分析。

灵敏度分析是一种工程设计和模拟中常用的方法，用于评估设计参数变化对产品性能的影响程度。

在Creo中进行灵敏度分析时，通常涉及以下几个方面：
1.参数变化：灵敏度分析关注设计中的各种参数，这些参数可能包括尺寸、材料特性、加载条件等。

在Creo中，用户可以通过改变模型参数或设置不同的设计场景来引入这些变化。

2.性能评估：Creo提供了强大的仿真和分析工具，允许工程师评估产品的性能。

这可能包括结构强度、热分析、流体动力学等。

在灵敏度分析中，通常会关注特定设计参数对关键性能指标的影响。

3.结果可视化：Creo提供了直观的结果可视化工具，使用户能够直观地了解参数变化对产品性能的影响。

这可以包括图表、曲线、热图等，帮助工程师更好地理解设计的优势和局限性。

4.优化设计：基于灵敏度分析的结果，工程师可以进行优化设计，通过调整设计参数来改进产品性能。

Creo中可能包括一些优化工具，帮助自动化这个过程。

5.决策支持：灵敏度分析的结果可以为决策提供支持。

工程师和设计团队可以根据参数变化对产品性能的影响来做出更加明智的设计决策。

总体而言，在Creo中进行灵敏度分析是设计优化过程中的关键步骤之一，帮助工程师更好地理解和改进产品设计。

这种方法有助于确保产品在满足性能要求的同时，尽可能地提高设计效率。

基于ANSYS的ZK5150型钻床工作台有限元静动态分析与尺寸优化

２１年第９００期
文章编号：０１—２６２１）９—０８１０２５（００００９—０３
・艺与装备・工
基于ＡＳＳ的Ｚ５５ＮＹＫ０型钻床工作台有限元１静动态分析与尺寸优化水
刘光浩 ‘ ，伟， ’黄陈超山。刘晓辉，
工作台静力分析，是找出它的最大变形及应就力，而判断它的静刚度。它的变形与工件加工的从
机床方面只查到北京航空航天大学博士研究生赵岭利用仿生法对高速机床工作台的筋板进行结构设计。工作台是机床的主要部件之一，直接与加它工工件接触，其各个方向的变形直接传给工件，加对工工件的精度有很大的影响，岭在利用仿生法赵
（．ｉｚｏｏａｉｎｌ＆ＴｃｎｃｌＣｏｌｇ，ＬｕｈｕＧｕｎｘ４０５，Ｃｉａ．ｃｏｌｏｃａｉａ１ＬｕｈｕＶｃｔａｏｅｈｉａｌｅｉｚｏａｇｉ５０ｅ５ｈｎ；２ＳｈｏｆＭｅｈｎｃｌＥｇｎｅｉｇｎｉｅｒ，Ｇｕｎｘｉｅｓｔ，Ｎａｎｎ３０４，ＣｉａｎａｇｉｖｒｉＵｎｙｎｉｇ５００ｈｎ）
关键词：态分析；模参数化；限元；化设计有优
中图分类号：Ｈ１Ｔ６Ｔ６；Ｇ５文献标识码：Ａ
ＦｉｉｅＥｌｍｅｔｔｃａｎｎｔｅｎｔＳａｉｄＤｙｍｉｎａｃＡｎａｙｓｓａｐｔｍａｅｉｎｆｒｔｅＺＫ５１０ｌｉｎｄＯｉｌＤｓｇｏｈ５

数控机床关键零件床身加工方法探讨

数控机床关键零件床身加工方法探讨摘要：在XK2125×100大型数控镗铣床上加工大型数控床身，其难点在直线度和垂直度上，重点是在同台多节床身的尺寸一致性上，必须仔细。

分段加工（也就是不能同时加工）控制精度等宽等厚0.01mm。

关键词：数控机床床身同台尺寸一致性数控机床在机加工中集钻、铣、镗、攻丝、锪孔于一身，一次装夹五面加工，可达到精度较高的技术要求。

我所操作过的WD130、 J2M220 、X2027×100 、XK2125×100等机床都是集团公司关键设备。

这些设备主要承担集团公司主导产品压力机和大型数控机床上的关键零件。

这些机床的系统性能不太一样，我作为一名数控班的班长靠着拼劲和钻劲，理论联系实际，掌握了多种系统的操作方法和数控编程，加工一些普通镗床无法保证零件尺寸和形位公差的高精度产品。

由于篇幅所限，仅通过介绍我在XK2125×100大型数控龙门镗铣床机床上加工大型数控落地镗床身和超长定梁数控床身过程中所使用的方法及方法改进等来论述用数控机床加工高难度零件。

一、TK6920*154 —10001.10002*2.10003 大型数控落地镗床身的加工1、结构概述及要求数控落地镗结构为固定式床身，立柱沿床身移动，如图所示。

数控床身是铸件产品，TK6920*154 —10001.10002*2.10003是固定式床身，共有四节.联接使用后行程近20m.它的要求主要是每节床身的导轨1、2、3、4，5，6面最重平面度和直线度0.01/1000mm全长0.02mm要是四节床身导轨等宽等厚要求在0.01mm以内，表面粗糙度Ra1.6两端面于导轨的垂直度0.02mm光栅尺安装面齿条安装面同台等尺寸0.012、我公司采取的加工流程为：工序1.用刨床粗加工上下面工序 2.回炉时效后由刨床在次粗加工，精加工所有Ra6、3 Ra12.5的面。

工序3.由普通镗床粗加工两端面。

基于有限元法的结构优化与灵敏度分析_马迅

收稿日期:20010829作者简介:马　迅(1966-),女(汉),江苏,硕士E 2m ail :li w ei m @public .sy .hb .cn马　迅文章编号:100328728(2002)0420558204基于有限元法的结构优化与灵敏度分析马　迅1,过学迅2,赵幼平3,闵晓炜3(1湖北汽车工业学院,十堰　442002;2华中科技大学,武汉　430074;3东风汽车工程研究院,十堰　442001)摘　要:探讨了用有限元法进行结构优化与灵敏度分析的一般思路;介绍了优化与灵敏度分析的基本理论及利用I 2D EA S 软件进行优化的过程。

以某轻型客车的车架为例,选弯曲刚度、扭转刚度和一阶扭转频率为性能约束,根据灵敏度分析结果,按高刚度、轻质量的要求,选择出有效的设计变量进行了重量最轻或性能最优的结构优化,并得出相应的结论。

关　键　词:有限元法;优化;灵敏度分析;车架中图分类号:TH 132 文献标识码:AStructural Opti m ization and Sen sitiv ity Analysis Based on F i n ite Ele m en tM ethodM A Xun 1,GUO Xue 2xun 2,ZHAO You 2p ing 3,M I N X iao 2w ei 3(1H ubei Institute of A utomo tive Industry ,Sh iyan 442002;2H uazhong U niversity of Science and T echno logy ,W uhan 430074;3Dongfeng Institute of A utomo tive Engineering ,Sh iyan 442001)Abstract :In th is paper ,the generalm ethod of structural op ti m izati on and sensitivity analysis based on the finite ele 2m ent m ethod is p resented .T he basic theo ries about structural op ti m izati on and sensitivity analysis are introduced .A fram e of a ligh t 2duty bus is used as an examp le .T he bending stiffness ,to rsi on stiffness and the first to rsi on mode frequency are selected to fo r m the perfo r m ance restraints .A cco rding to the results of the sensitivity analysis and the dem and of h igh stiffness and ligh t m ass ,the effective design variables are cho sen .Tw o different op ti m iza 2ti on models are p resented and comparisons are m ade .Key words :F inite elem ent m ethod ;Op ti m izati on ;Sensitivity analysis ;F ram e 现代结构设计在结构性能和生产成本等方面有着越来越高的要求。

第6章数控机床的机械结构

1．滚珠丝杠的结构组成
滚珠丝杠由丝杠、螺母、滚珠和滚珠返回装置四部分组成。按照滚珠的循环方式，滚珠丝杠螺母副分内循环方式和外循环方式两大类。内循环方式指在循环过程中滚珠始终保持和丝杠接触，如图6.16所示。

图6.16 滚珠丝杠内循环方式 1-丝杠；2-反向器；3-滚珠；4-螺母

2）减少各运动零件的惯量
传动件的惯量对进给系统的启动和制动特性都有影响，尤其是高速运转的零件，其惯量的影响更大。 3）减少运动件的摩擦阻力机械传动结构的摩擦阻力，主要来自丝杠螺母副和导轨。 4）响应速度快快速响应是伺服系统的动态性能，反映了系统的跟踪精度。它是工件在加工过程中，工作台在规定的速度范围内灵敏而精确地跟踪指令，且不出现丢步现象。
1-主轴 2-同步齿形带 3-主轴电机 4-永久磁铁 5-磁传感器图6.11 加工中心主轴准停装置
4．主轴部件的结构
（1）数控车床主轴部件的结构数控车床的主传动系
统一般采用交流无级调速电动机，通过皮带传动，带动主轴旋转。图 6.12为数控车床主轴外观图。图 6.13 为数控车床主轴部件的典型结构图。主轴电动机通过带轮15把运动传给主轴7。
1. 齿轮变速的主传动方式
如图6.6（a）所示，主轴电机经过二级齿轮变速，使主轴获得低速和高速两种转速系列，这种分段无级变速，确保低速时的大扭矩，满足机床对扭矩特性的要求，是大中型数控机床采用较多的一种配置方式。
2. 带传动主传动方式
如图6.6（b）所示，主轴电机经带传动传递给主轴，带传动主要采用 V型带或齿形带传动，可以避免齿轮传动时引起的振动与噪声，且其结构简单、安装调试方便，应用广泛。
1．主轴部件的支承与润滑根据主轴部件的工作精度、刚度、温升和结构的

基于多体动力学的数控机床精度建模

同理可得到角误差、的变换矩阵如下：
（1.10）
2、多体系统建模理论的介绍
角误差、和引起的综合变换矩阵为：
01
（1.11）
02
（1.12）
03
2、多体系统建模理论的介绍
即：
（1.13）
式（1.13）中，称为沿X轴平动的角误差特征矩阵。当、、很小时，可以忽略高阶“无穷小”，有：
式中，取运算符s=sin，c=cos;
（1.8）
2、多体系统建模理论的介绍
矩阵成为体间理想旋转运动特征矩阵；矩阵、、成为理想基本旋转运动特征矩阵。如果坐标系由首先做转动，然后做平动得到，则至的变换矩阵为：
（1.19）
2、多体系统建模理论的介绍
显然，高序体j的最终位置和姿态（简称位姿）可由低序体i通过如下过程得到：首先设置高序体j相对低序体i一个理想固定位置（即初始位姿），在此基础上设置一个静止误差引起的位姿，得到高序体j相对低序体i的实际初始位姿，然后在高序体j的实际初始位姿基础上设置理想运动，在设置运动误差引起的位姿，从而得到最终高序体j的位姿。根据多体系统中体间的这一几何特性，空间点在子坐标系之间的坐标变换和矢量在子坐标系之间的姿态变换与特征矩阵的乘相对应。因此多体系统中的体间的实际特征矩阵为：
2、多体系统建模理论的介绍
2、多体系统建模理论的介绍
坐标变化矩阵中左上方的3x3矩阵表示坐标系中的坐标相对其坐标原点旋转，旋转后使该坐标系的坐标轴平行于坐标系中对应的坐标轴。坐标变换矩阵中第四列前三个元素分别等于坐标系的坐标原点在坐标系中的坐标值。 2）平移运动特征矩阵任意平移运动也可以分解为三个分别沿X、Y、Z轴的基本平移运动。设坐标系由沿其X轴、Y轴和Z轴分别平移、、得到，则至的三个平移变换矩阵分别为：

灵敏度分析的心得体会

灵敏度分析的心得体会灵敏度分析是一种常用的分析工具，它通过对模型参数进行变化，评估参数变化对模型输出结果的影响程度，从而识别出对模型结果影响最大的参数和参数组合，进而指导决策和优化过程。

在过去的几年里，我在工程设计和优化过程中经常使用灵敏度分析，并且在实践中积累了一些心得体会，现在将其分享给大家。

第一，正确理解灵敏度分析的本质灵敏度分析是一种检验和验证模型的可靠性和稳健性的手段而不是工具，它可以告诉我们，如果模型中某个参数发生变化，模型输出会发生什么程度的变化，但是，它并不能告诉我们如何处理这个问题。

根据对灵敏度分析结果的解释和理解，我们需要深入挖掘参数背后的物理意义，并结合实际问题和业务需求进行合理的决策和优化，否则，很容易被误导而做出错误的决策。

第二，选择合适的灵敏度分析方法灵敏度分析方法主要有贝叶斯统计方法、元分析法、随机抽样法、梯度分析法等。

对于不同的问题和数据类型，选择不同的方法进行分析是非常重要的。

实际应用中，我们可以结合实际场景和数据样本，选取合适的灵敏度分析方法，从而提高分析效率和结果可靠性。

第三，合理设置模型参数范围模型参数的范围设置对灵敏度分析结果的影响非常大，一般来说，过小或过大的参数范围都会导致分析结果的不准确和不可信。

在实际应用中，我们可以通过专家知识、历史数据、文献资料、政策法规等多种途径，对参数范围进行合理的设置，从而提高分析结果的可靠性和实用性。

第四，多维度或多目标灵敏度分析单一维度的灵敏度分析往往无法涵盖多方面因素对模型输出结果的影响，但是，多维度和多目标的灵敏度分析可以更全面地评估各个参数和因素对模型输出结果的影响，有利于我们全面认识问题的本质和解决问题的策略。

最后，作为一种数据驱动的分析工具，灵敏度分析需要结合实际场景和需求进行有针对性的应用，不能过分依赖它的结果，还需要结合统计学、机器学习、优化方法等多种工具和方法，才能形成完整的分析体系和决策支持系统，给我们的工作和生活带来更好的效益和质量。

设计灵敏度分析

共轭梯度法
f (x(k 1) )
s
x
（3）拟荷载代入步骤（s 1）的荷载项，求位移敏感数，
{u}
{u}
s x
s
（1）每次计算过程中刚度矩阵保持不变只进行一次LDL分解即可。
（2）求位移敏感数的过程中只进行回代即可。
[K ]
（3）计算拟荷载
P {u} 过程中只考虑设计变量有关的单元刚度矩阵即可。
s
x
s
方法2（单位荷载法）
假定：设计变量的变化不引起荷载的变化。 [K]{u} {P}
三）几种常用的敏感度（灵敏度）
（一）刚度敏感数
（1）位移敏感数（a）改变s设计变量时，各节点的位移敏感度；
{u} [K ]
[K ] {u}
x
x
s
s
[K ]{u} P
s
s
（b）改变s设计变量时，j节点的位移敏感度；
{u } j
{u
}T
[K ] s {u
}
x
j x
s
s
s
（c）改变s设计变量时，j节点的位移敏感度(增量形式)；
( 2 ) ( 2 )
n
k
（二）结构稳定性的敏感数
（1）改变s设计变量时，n次特征值敏感度(增量形式)；
-{u s}T [K s ]{u s}
n
n
n
([K ] 2[M ]){u } {0}
n
n
{u }T [K ]{u }
- n
n
n {u }T [K ]{u }
n
g
n
{u s}T [K s ]{u s}
新的搜索方向-共轭方向的确定
需要改进搜索方向，希望搜索方向直接指向最优点。可以避免跌代过

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ＸＩＮＧＸｉａｏ — ｈｕｉ，ＷＡＮＧＨｏｎｇ — ｃｈｕａｎ，ＷＡＮＧＧｕｉ — ｆｅｉ，ＣＯＮＧＭｉｎｇ，ＭＥＮＧＧｕｏ — ｘｉｎｇ
（１．ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＡｕｔｏｍａｔｉｏｎ，ＤａｌｉａｎＭａｃｈｉｎｅＴｏｏｌＧｒｏｕｐＣｏｒｐ．，ＤａｌｉａｎＬｉａｏｎｉｎｇ１１６６２０，Ｃｈｉｎａ；２．Ｓｃｈｏｏｌ
１１６０２４）
摘要：依据ＤＬ．２０ＭＰ数控机床床身的结构特点，利用有限元分析法对床身进行基于灵敏度分析的尺寸优化设计。首先建立床身的有限元模型，进行模态分析，研究床身的薄弱环节；然后对机床床身的设计尺寸进行动态特性的灵敏度分析，指出了对床身动态特性影响较大的尺寸；最后对床身进行尺寸优化设计，选择最优方案改进其结构。优化结果表明，采用此方法优化后机床床身的动态特性有
第ｌ１期
２０１３年ｌ１月
组合机床与自动化加工技术
ＭｏｄｕｌａｒＭａｃｈｉｎｅＴｏｏｌ＆ＡｕｔｏｍａｔｉｃＭａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇＴｅｃｈｎｉｑｕｅ
ＮＯ．１１ＮＯＶ．２０１３
了显著提高。
关键词：数控机床床身；模态分析；灵敏度分析；尺寸优化
中图分类号：ＴＨ１１４；ＴＧ６５９文献标识码：Ａ
ＳｉｚｅＯｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎＤｅｓｉｇｎｏｆｔｈｅＬａｔｈｅＢｅｄｏｆＣＮＣＭａｃｈｉｎｅＢａｓｅｄｏｎＳｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙＡｎａｌｙｓｉｓ
ｂｙｔｈｅｍｏｄａｌａｎａｌｙｓｉｓ．Ａｎｄｇｅｏｍｅｔｒｉｃａｌｓｉｚｅｓｏｆｔｈｅｌａｔｈｅｂｅｄｗｅｒｅｐｅｒｆｏｒｍｅｄｂｙｔｈｅｓｅｎｓｉｔｉｖｉ ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ ｙａｎａｌｙｓｉｓ
Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＡｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｆｅａｔｕｒｅｓｏｆｔｈｅＤＬ一２０ＭＰＣＮＣｍａｃｈｉｎｅ，ｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔａｎａｌｙｓｉｓａｎｄｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙａｎａｌｙｓｉｓｍｅｔｈｏｄｗｅｒｅｕｓｅｄｆｏｒｔｈｅｓｉｚｅｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｄｅｓｉｇｎｏｆｔｈｅｌａｔｈｅｂｅｄｏｆＣＮＣｍａｃｈｉｎｅ．Ｆｉｒｓｔｏｆａｌｌ，ｔｈｅｐａｐｅｒｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄｔｈｅｉｎｆｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｍｏｄｅｌｏｆｔｈｅｌａｔｈｅｂｅｄａｎｄｒｅｓｅａｒｃｈｅｄｉｔｓｗｅａｋｐａｒｔｓ
ｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｔｈｅｌａｔｈｅｂｅｄ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｔｈｅｌａｔｈｅｂｅｄｗａｓｏｐｔｉｍｉｚｅｄｄｅｓｉｇｎｔｏｉｍｐｒｏｖｅｉｔｓｐｒｏｐｅｒｔｙ．Ｉｔ ’ Ｓｐｒｏｖｅｄｔｈａｔｄｙｎａｍｉｃｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｔｈｅｏｐｔｉｍｉｚｅｄｂｅｄｗａｓａｍｅｌｉｏｒａｔｅｄｓｉｇｎｉｉｃｆａｎｔｌｙ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｌａｔｈｅｂｅｄｏｆＣＮＣｍａｃｈｉｎｅ；ｍｏｄａｌａｎａｌｙｓｉｓ；ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙａｎａｌｙｓｉｓ；ｓｉｚｅｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ
ｏｆｄｙｎａｍｉｃｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ；ｔｈｅｓｐｅｃｉａｌｓｉｚｅｓｗｅｒｅｆｏｕｇｈｔｏｕｔｂｙｔｈａｔｈａｖｅａｇｒｅａｔｅｆｆｅｃｔｏｎｄｙｎａｍｉｃｐｅｒ —
文章编号：ｌＯＯｔ一２２６５（２０１３）１１—０００５—０４
基于灵敏度分析的数控机床床身尺寸优化设计
邢晓辉，王洪川，王贵飞，丛明，孟国兴
（１．大连机床集团自动装备研究所，辽宁大连１１６６２０；２．大连理工大学机械工程学院，辽宁大连
ｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌｏｆＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＤａｌｉａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＤａｌｉａｎＬｉａｏｎｉｎｇ１１６０２３，Ｃｈｉｎａ）