数控车床主轴单元结构节能性优化设计

作者：何吉祥; 李聪波^*; 吕岩; 李娟

来源：中国机械工程, 2021, 32(11): 1330-1340.

• 节能设计
• 主轴单元
• 结构优化
• 动静态性能

为降低数控车床使用过程中的能耗,针对主传动系统中的主轴部件提出一种面向节能的结构优化设计方法。首先构建主轴单元功率模型并分析其动静态性能指标;然后基于均匀试验和灵敏度分析,选取对主轴单元能耗和动静态性能影响较大的尺寸参数作为优化变量,再通过响应面法拟合指标函数;之后利用主成分分析法降低函数维度,建立主轴单元结构节能设计优化模型;最后采用实体实验验证仿真结果的可靠性,并使用模拟退火-粒子群混合算法对该优化模型进行求解。优化前后主轴的仿真实验和谐响应分析对比结果表明:相对优化前,优化后主轴最大变形减小1.67%,二阶频率提高6.83%,空载能耗降低3.69%,该优化设计方法在降低主轴能耗的同时提高了主轴动静态性能。

• 单位
  机械传动国家重点实验室; 重庆大学