[发明专利]一种重型机床静压转台动、静态性能仿真优化方法

摘要

一种重型机床静压转台动、静态性能仿真优化方法,包括：参数化建模、油垫结合面建模、油膜模型建立、施加边界条件、性能分析、优化设计步骤；根据分析结果，用户判断静压转台油垫参数及布局方式是否满足设计目标，如果满足设计要求，则最终输出该静压转台性能分析报告；如果未能满足设计要求，则进入优化设计模块；定义性能分析中的封油边接触刚度、油垫个数、油垫夹角和转台总功率为优化目标，并设定变量取值范围，最终输出优化后的结构参数。本发明基于ANSYS二次开发语言APDL、UIDL，采用非线性弹簧等效静压油膜，对静压转台进行参数化建模，并建立油垫结合面及油膜模型，分析转台的动、静态性能，并对转台模型关键参数进行优化。

主权项

一种重型机床静压转台动、静态性能仿真优化方法，基于非线性弹簧单元等效静压油膜模型，利用有限元软件仿真分析静压转台动、静态性能，优化转台关键结构参数；包括，参数化建模步骤、油垫结合面建模、油膜模型建立步骤、施加边界条件步骤、性能分析步骤、优化设计步骤；其特征在于：所述的参数化建模步骤，利用体回转生成转台台面模型，再利用拉伸和阵列操作生成转台台面筋板结构；采用布尔求和操作合并所建模型；建模过程中，利用用户界面设计语言定义转台模型参数化变量，并利用参数化设计语言生成转台参数化模型；生成实体模型后，采用自动模式进行网格划分，生成有限元网格模型；所述的油垫结合面建模步骤，包括支承油垫结合面建模和预紧油垫结合面建模；两种油垫结合面建模均通过循环，建立油垫平面；采用主导节点方式，定义油垫平面与自身几何中心为自动约束；所述的油膜模型建立步骤，通过循环，生成弹簧固定端节点；利用自定义非线性弹簧单元仿真，联接弹簧固定端节点与油垫平面自身几何中心；所述的施加边界条件步骤，包括转台约束位置、齿圈载荷、切削力、初始油膜支承力、工件重量和转台自身重力；转台约束位置包括自定义非线性弹簧单元固定端和径向轴承约束；自定义非线性弹簧单元固定端采用完全约束，拾取方式通过循环自动拾取；径向轴承约束采用偏移量方式，设置径向偏移量为0，拾取方式采用圆柱坐标下的坐标定位方式自动拾取；所述的性能分析步骤，首先设置分析类型，包括转台刚度分析，承载力分析，模态分析；转台刚度分析后处理中输出转台边缘位移量和变形云图；承载力分析后处理中输出各油垫油膜承载力、油膜厚度、转台变形云图；模态分析后处理中输出模态频率和模态振型图；根据上述分析结果，判断静压转台油垫参数及布局方式是否满足设计目标，如果满足设计要求，则最终输出该静压转台性能分析报告；如果未能满足设计要求，则进入优化设计模块；所述的优化设计步骤，系统自动调用有限元软件中的优化设计模块，用户指定初始油腔压力、油垫直径、封油边宽度、支承油膜初始厚度、液压油粘度为设计变 量，定义性能分析中的封油边接触刚度、油垫个数、油垫夹角和转台总功率为优化目标，并设定变量取值范围，系统调入参数化设计语言优化命令流，进行优化计算，最终输出优化后的结构参数。