隨著高速切削技術(shù)的發(fā)展推動了各種數(shù)控機(jī)床的出現(xiàn)及迅速發(fā)展。新穎的機(jī)械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)使現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床比傳統(tǒng)的數(shù)控機(jī)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(jī)床提高了很多倍。這就使得我國數(shù)控機(jī)床的水平與國際先進(jìn)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(jī)床的薄弱環(huán)節(jié)已從數(shù)控系統(tǒng)轉(zhuǎn)移到機(jī)械系統(tǒng)。但傳統(tǒng)的機(jī)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(jī)試制--樣機(jī)測試-改進(jìn)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。 (lLCAmK5?  
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1 機(jī)械結(jié)構(gòu)動態(tài)設(shè)計的發(fā)展 k^Uk=)9  
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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(jī)械設(shè)備動態(tài)特性要求。對產(chǎn)品進(jìn)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(jī)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(jī)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(jìn)的機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)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(jìn)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。 +KHk`2{y~  
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1.1 機(jī)械結(jié)構(gòu)動態(tài)設(shè)計的內(nèi)容 oU)HxV  
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1.1.1 建立一個切合實際的動力學(xué)模型 5dEek7wnf  
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機(jī)械結(jié)構(gòu)的動力學(xué)模型有著極其重要的作用。在機(jī)床設(shè)計階段，建立動力學(xué)模型，可以進(jìn)行動態(tài)分析和設(shè)計;預(yù)估機(jī)床結(jié)構(gòu)的動態(tài)特性，分析薄弱環(huán)節(jié)，尋求改進(jìn)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)�態(tài)法、混合建模法、利用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論建模。 j(`V&S
 
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1.1.2 選擇有效的結(jié)構(gòu)動態(tài)優(yōu)化設(shè)計方法 V1\x.0Fs  
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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(jī)械機(jī)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。 e(EXQP2P>  
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1.2 機(jī)械結(jié)構(gòu)動態(tài)設(shè)計的關(guān)鍵技術(shù)
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機(jī)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(jī)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(jìn)行的，從此以后，世界各國的眾多學(xué)者對其進(jìn)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。 YhJ*(oWL  
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2 相關(guān)技術(shù) N0']t Gh2  
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對于復(fù)雜機(jī)械結(jié)構(gòu)的動態(tài)設(shè)計，有限元法是一種應(yīng)用廣泛的理論建模方法。分析軟件中最有名的是ANSYS公司的ANSYS。下面針對有限元法和ANSYS軟件作一簡單的介紹。 z9P;HGuZ  
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2.1 有限元法 `|g*T~; kC  
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有限元法是R.Courant于1943年首先提出的，機(jī)械結(jié)構(gòu)的動態(tài)有限元法分析主要是從八十年代開始的。到了九十年代，隨著數(shù)值模擬技術(shù)的引人，機(jī)械動態(tài)有限元分析法的廣度和深度不斷增加。在對復(fù)雜機(jī)械結(jié)構(gòu)動力分析和動態(tài)設(shè)計方面，有限元法是一種應(yīng)用最廣的建模方法.利用彈性力學(xué)和有限元法建立結(jié)構(gòu)的動力學(xué)模型，可以計算出結(jié)構(gòu)的固有頻率、振型等模態(tài)參數(shù)以及動力響應(yīng)，在此基礎(chǔ)上還可根據(jù)不同需要對機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行動態(tài)設(shè)計。由于有限元法具有精度高、適應(yīng)強(qiáng)、計算格式規(guī)范統(tǒng)一等優(yōu)點，已廣泛應(yīng)用于許多領(lǐng)域，已成為現(xiàn)代機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計中的一種重要工具。 JnBg;D|)@  
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目前，通用的有限元計算軟件有很多種，其中絕大多數(shù)不僅可以進(jìn)行簡單、線性、靜態(tài)分析，也可以進(jìn)行復(fù)雜、非線性、動態(tài)分析。其分析功能幾乎覆蓋了所有的工程領(lǐng)域，程序使用也非常方便。在我國工程界比較流行，被廣泛使用的大型有限元分析軟件主要有MSC/Nastran, Ansys, Abaqus, Marc,Adina和Algor等。 pk:2>sx/  
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