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摘要
针对角钢法兰焊接机器人龙门架结构在设计过程中其强度和刚度满足设计要求而存在质量冗余的问题，提出了一种灵敏度分析与近似模型相结合的轻量化设计方法。利用SolidWorks与ANSYS软件建立了龙门架结构的CAD模型，对其进行了静动态特性分析；定义龙门架结构6个重要尺寸参数为设计变量，以龙门架结构总体质量最轻为优化目标；采用拉丁超立方试验设计(Design of Experiment, DOE)方法，获得了各设计变量的试验样本和对应的响应值，并对比分析了格里克(Kriging)模型和非参数回归(Non-Parametric Regression, NPR)模型建立的龙门架结构近似模型；在两种近似模型的基础上，采用多目标遗传算法(Multi-Objective Genetic Algorithm, MOGA)对龙门架结构优化目标函数进行求解。研究结果表明：优化后的龙门架结构总体质量减少了95.81 kg,其最大静变形量和最大等效应变分别增加了0.003 55 mm、1.103 5 MPa,并且1阶模态频率增加了15.69 Hz;研究成果为角钢法兰焊接机器人龙门架优化设计提供了重要参考依据。
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单位中建四局安装工程有限公司; 贵州大学
