基于拓扑优化的高精机床直线进给系统减振设计

本资料包含pdf文件1个，下载需要1积分

高速高精数控机床直线进给系统由永磁直线同步电动机直接驱动，在磁场力直接作用下，工作台实现高速往复直线运动。永磁直线同步电动机存在 比推力大- 个数量级的法向磁场力，法向磁场力会引起工作台的变形 ，永磁直线同步电动机动子和定子之间的气隙较小，工作台的变形会使气隙减小，影响永磁直线同步电动机的工作性能。由于超精密加工机床的定位精度己达 10nm以下 ，形位公差达到 0.1nm ，因此工作台的变形也严重影响到机床的精度。

直线电机的缺点是推力 波动、发热 和法 向吸力较大等。法向吸力会使推力产生波动，增加了电机装配的难度，并对机床刚度和隔磁防护提出了更高的要求 。在法向力的作用下，引起了机床部件的变形 ，严重影响机床精度。要保证机床在高速下的加工精度 以及 永磁直线 同步 电动机 的安全运 行，应尽量提高工作台和底座的刚度和动态特性。

连续体结构拓扑优化，通常是在给定的连续设计域内有无孔洞、边界条件和工艺设计等要求下，确定结构构件的孔洞的数量、位置、形状等拓扑形式，使结构的某种形态指标达到最优 ♂构拓扑优化通常包括两种算法 ：-是在静力加载条件下 ，结构的应力和应变分布状 况的拓扑结构优化算法 ；二 是在动力加载条件下 ，固有频率的拓扑优化。拓扑优 化设计方法在机床等超精密工件结构优化设计广泛应用 。

本文在对永磁直线同步电动机法向力分析的基础上，采用拓扑优化方法对永磁直线同步电动机安装结构进行优化 ，根据优化结果对安装结构进 行重构，并对重构结构进行力学性能分析。

收稿 日期 ：2012-04-10基金项目：高等学校博士学科点专项科研基金资助项目(20102102110001)作者简介：宁建荣(1975-)，女，辽宁铁岭人，沈阳化工大学机械工程学院讲师，研究方向为直线电动机动力学，(E-mail)ningjr###126.eom。