隨著高速切削技術(shù)的發(fā)展推動了各種
數(shù)控機床的出現(xiàn)及迅速發(fā)展。新穎的機械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)使現(xiàn)代數(shù)控機床比傳統(tǒng)的數(shù)控機床的運動速度提高了5-10倍，與此相應(yīng)它對動態(tài)性能的要求比傳統(tǒng)機床提高了很多倍。這就使得我國數(shù)控機床的水平與國際先進水平的差距更大。主要表現(xiàn)在:可靠性差、應(yīng)變能力差、產(chǎn)品開發(fā)周期長、設(shè)計手段落后等，并且業(yè)內(nèi)人士意識到我國數(shù)控機床的薄弱環(huán)節(jié)已從數(shù)控系統(tǒng)轉(zhuǎn)移到機械系統(tǒng)。但傳統(tǒng)的機床設(shè)計主要是經(jīng)驗設(shè)計和實驗相結(jié)合，其步驟是:經(jīng)驗設(shè)計-樣機試制--樣機測試-改進設(shè)。這種方法耗費大量的人力和財力，且周期長，效果差。因此長期沿用的以經(jīng)驗設(shè)計為主的落后設(shè)計方法必須改變。
hT Q]xN) D]K?ntS[* 1 機械結(jié)構(gòu)動態(tài)設(shè)計的發(fā)展
<ol? 9tm DW U(ld:_ 傳統(tǒng)的設(shè)計方法越來越難以滿足市場的迅速變化，同時，很難綜合考慮各方面的約束條件，得到的往往只是復(fù)雜問題的可行方案，而非最優(yōu)方案，也難以很好的滿足機械設(shè)備動態(tài)特性要求。對產(chǎn)品進行動態(tài)
優(yōu)化設(shè)計，可以在很大程度上解決此類問題，其特點是把問題解決在設(shè)計階段;其優(yōu)點是代價較小，能夠適應(yīng)當(dāng)前激烈的市場競爭的需要。機械結(jié)構(gòu)動態(tài)設(shè)計是一項涉及現(xiàn)代動態(tài)分析，計算機技術(shù)，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)動力學(xué)理論，設(shè)計方法學(xué)等眾多科學(xué)領(lǐng)域的高新技術(shù)。其基本思想是對按功能要求設(shè)計的結(jié)構(gòu)圖紙或要改進的機械結(jié)構(gòu)進行動力學(xué)建模，并做動特性分析。根據(jù)對其動特性的要求或預(yù)定的動態(tài)設(shè)計目標(biāo)，進行結(jié)構(gòu)修改，再設(shè)計和結(jié)構(gòu)重分析，直到滿足結(jié)構(gòu)動特性的設(shè)計要求。
IpVtbDW ~J OC8dO 1.1 機械結(jié)構(gòu)動態(tài)設(shè)計的內(nèi)容
PB@jh} ;GZ' Rb 1.1.1 建立一個切合實際的動力學(xué)模型
A&C s
(e -nB.
.q 機械結(jié)構(gòu)的動力學(xué)模型有著極其重要的作用。在機床設(shè)計階段，建立動力學(xué)模型，可以進行動態(tài)分析和設(shè)計;預(yù)估機床結(jié)構(gòu)的動態(tài)特性，分析薄弱環(huán)節(jié)，尋求改進措施;用數(shù)字仿真方法，比較各種設(shè)計方案和結(jié)構(gòu)，并為設(shè)計自動化打下基礎(chǔ)。建模的方法有:有限元法、傳遞矩陣法、實驗?zāi)B(tài)法、混合建模法、利用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論建模。
NHzVA*f &lB>G[t 1.1.2 選擇有效的結(jié)構(gòu)動態(tài)優(yōu)化設(shè)計方法
w gZ6|)!0 &"X1w $ 結(jié)構(gòu)動態(tài)優(yōu)化設(shè)計是對系統(tǒng)設(shè)計變量的初始參數(shù)，通過計算，作出必要的修改，使機械機構(gòu)的動態(tài)性能在規(guī)定的約束條件下達(dá)到最優(yōu)。目前，動態(tài)設(shè)計的優(yōu)化正處于發(fā)展與完善階段，從現(xiàn)有的資料來看，系統(tǒng)的動態(tài)優(yōu)化設(shè)計方法可分為3類:基于模態(tài)柔度和能量平衡的動態(tài)優(yōu)化設(shè)計、基于變分原理的動態(tài)優(yōu)化設(shè)計和基于最小值原理的動態(tài)優(yōu)化。
p%e/>N.P G\*`%B_ n 1.2 機械結(jié)構(gòu)動態(tài)設(shè)計的關(guān)鍵技術(shù)
8b+%:eJ l D]?9K29 機械結(jié)構(gòu)動態(tài)設(shè)計的關(guān)鍵技術(shù)有:結(jié)構(gòu)結(jié)合部參數(shù)的辨識;系統(tǒng)中阻尼矩陣的確定;模型的修正方法;以設(shè)計變量直接作為優(yōu)化變量，實現(xiàn)結(jié)構(gòu)動力學(xué)的求解方法;尋求更快速、更準(zhǔn)確的結(jié)構(gòu)動態(tài)特性重分析模型與方法。結(jié)構(gòu)動態(tài)設(shè)計的發(fā)展主要集中在對關(guān)鍵技術(shù)的研究上，結(jié)合面在整機性能研究中的主要作用，最早是在1939年，德國柏林工業(yè)大學(xué)的一篇論文中提到的，而真正的研究則是1959年，前蘇聯(lián)的Reshetov和Levina所進行的，從此以后，世界各國的眾多學(xué)者對其進行了大量的研究，也取得了大量的研究成果。隨著人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和模糊設(shè)計技術(shù)的發(fā)展，國、內(nèi)外許多研究人員把神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和模糊設(shè)計技術(shù)引人動態(tài)設(shè)計過程中，為結(jié)構(gòu)動態(tài)設(shè)計提供了全新的思路。
` (@{t:L >+*lG>!z 2 相關(guān)技術(shù)
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