[发明专利]一种采用组合赋权-灰色关联的机床横梁优化设计评估方法

摘要

本发明公开了一种采用组合赋权‑灰色关联的机床横梁优化设计评估方法，包括以下步骤：对原横梁进行三维建模，并分析其静力学和动力学特性，以确定横梁优化的因素与评估指标；设计多种结构方案的横梁，通过分析对比其静力学参数，初步筛选获得几种优选方案；对于初步选出的方案，选取横梁筋板结构、筋板厚度、横梁上导轨支撑筋板倾斜角度作为试验因素，并确定各因素的水平，选择正交试验表，对各参数的组合进行仿真试验；采用灰色关联法和组合赋权法对仿真数据进行分析处理，得到最优方案；对比优化前后横梁的各项性能，确定优化设计参数组合的合理性。本发明使最终的分析结果更加真实、可靠，更符合客观实际。

主权项

1.一种采用组合赋权‑灰色关联的机床横梁优化设计评估方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)构建原横梁模型并进行静、动态特性仿真分析，确定评估指标；(2)设计六种筋板结构的横梁，分析其静力学特性，初步筛选出四种优选结构方案；(3)选取横梁筋板结构、筋板厚度和横梁上导轨支撑筋板倾斜角度作为试验因素，确定以横梁质量、最大耦合变形、最大耦合应力和一阶固有频率作为评估指标；(4)设计各因素的水平数，选取三因素四水平的正交表(L16(43))安排试验组合，并对各个方案进行仿真试验；(5)对仿真试验的数据采用组合赋权‑灰色关联法进行分析处理，得到理想方案的灰色关联度矩阵和采用组合赋权法的组合权重矩阵，将灰色关联度矩阵与组合权重矩阵作矩阵乘法得到关联度矩阵；采用均值法计算每个水平的平均关联度，选出每个因素水平的平均关联度最大的水平数，组合三种因素的优选水平获得最佳参数组合方案；(6)对比最佳方案与原设计方案横梁的各项性能，以确认最佳方案的合理性：选取三因素四水平的正交表(L16(43))，其中筋板结构安排在第1列，筋板厚度安排在第2列，上导轨支撑筋板倾斜角度安排在第3列；所述的组合权重计算步骤为：(1)机床横梁参数的熵值法权重计算：①对指标矩阵A进行无量纲化处理，获得矩阵A'：其中②计算各指标的信息熵矩阵E：E＝[e₁ e₂ … e_m]，其中③熵值法权重ω＇：ω'＝[ω₁' ω₂' … ω_m']其中(2)机床横梁层次分析法权重的计算：①采用层次分析法中的成对比较法，利用9级比例标尺确定各个评估指标间的相对重要程度，并构建判断矩阵B；对矩阵B作如下处理：得；②层次分析法权重：对B'作如下处理得权重：ω"＝[ω1" ω2" … ωm"]；(3)组合权重的计算：ω＝[ω₁ ω₂ … ω_m]，其中