[发明专利]一种机床参数及其区间变化范围的主动设计方法

摘要

本发明公开了一种机床参数及其区间变化范围的主动设计方法，包括以下步骤：以区间数表达机床系统的动结合部刚度参数、等效移动质量及阻尼参数的变化，再计算机床结构参数敏感性区间，并估计机床的固有频率变化范围，再预设系统期望的振动模态及分布，然后根据预设系统期望的振动模态及分布采用区间数学运算法将机床参数的主动设计归结为求取目标函数的全局优化问题，再求解所述目标函数的全局优化问题确定系统参数的变化范围。本发明能够求解得到区间参数下机床系统参数的变化区间。

主权项

1.一种机床参数及其区间变化范围的主动设计方法，其特征在于，包括以下步骤：以区间数表达机床系统的动结合部刚度参数、等效移动质量及阻尼参数的变化，再计算机床结构参数敏感性区间，并估计机床的固有频率变化范围，再预设系统期望的振动模态及分布，然后根据预设系统期望的振动模态及分布采用区间数学运算法将机床参数的主动设计归结为求取目标函数的全局优化问题，再求解所述目标函数的全局优化问题确定系统参数的变化范围；预设系统期望的振动模态及分布，然后根据预设系统期望的振动模态及分布采用区间数学运算法将机床参数的主动设计归结为求取目标函数的全局优化问题，再求解所述目标函数的全局优化问题确定系统参数的允许变化范围的具体步骤为：设系统期望值λ_j^I变化以区间数表达为：其中，λ_j及分别为系统期望值的下限及上限，为系统期望值λ_j^I的区间数的中点，△λ_j为不确定量；机床的机械系统参数变化范围的主动设计满足如下计算模型：其中，δ^I_p为设计参数的初始区间，λ^I_c为特征值区间，λ^I为预设初始系统期望值分布区间；然后求解式(9)，得机床待设计参数的允许变化范围；求解式(9)包括以下步骤：1)预设各待设计参数的初始区间为同时预设初始系统期望值分布区间λ^I；2)获取系统主动设计参数的初始中值k，其中，同时计算初始系统期望值分布区间的中值λ^c；3)当求解第i个待求系统设计参数δ_i时，则其它待求系统设计参数取值为δ^c_p，将第i个待设计参数的初始区间分割为区间[δ_pi，k_i]和区间设η_1i＝(δ_pi+k_i)/2，4)当则转至步骤6)中，否则，则转至步骤5)中，其中，ε为预设的正数；5)通过η_1i和η_2i分别计算系统特征值，当η_1i和η_2i分别计算系统特征值均不在期望值的分布区间λ^I内时，则令δ_pi＝η_1i，并转至步骤3)；当η_1i计算得到的系统特征值不在期望值的分布区间λ^I内，η_2i计算得到的系统特征值在期望值的分布区间λ^I内时，则令δ_pi＝η_1i，η₁＝(δ_p+k)/2，并转至步骤4)；当η_1i计算得到的系统特征值在期望值的分布区间λ^I内，η_2i计算得到的系统特征值不在期望值的分布区间λ^I内时，则令η_1i＝(δ_pi+η_1i)/2，转至步骤4)；当η_1i和η_2i分别计算系统特征值均在期望值的分布区间λ^I内时，则令η_1i＝(δ_pi+η_1i)/2、并转至步骤4)；6)得第i个待设计参数的允许变化范围[η_1i，η_2i]、以及第i个设计参数的中值δ^c_i，令δ^c_pi＝δ_i^c，转至步骤3)，得下一个待设计参数的允许变化范围及下一个待设计参数的中值，直至遍历所有待设计参数为止，得所有待设计参数的允许变化范围。