202 / 530
Actual Problems in Machine Building. 2016. N 3
Technological Equipment, Machining
Attachments and Instruments
____________________________________________________________________
202
из макроэлементов формируются укрупненные подконструкции (
1–6
) уровня
II
, имеющие законченные конструктивные формы (базовые детали – стойка, шпиндельная
бабка и т.д.);
из подконструкций уровня
II
формируется уровень
III
сборки, представляющий
собой несущую систему станка.
В результате решения задачи на этапе III формируется конструкция с реальной геомет-
рией поперечного сечения и минимально возможной массой при удовлетворении требуемых
норм производительности и точности механической обработки для несущей системы (этап
II).
Этап IV
(рис. 2, блок 9). Проводится динамический анализ несущей системы с опти-
мальными базовыми деталями.
Таким образом, используя набор уровней проектирования, мы на каждом уровне име-
ем дело с задачей гораздо меньшей размерности. При расчете сложной конструкции увели-
чение числа уровней декомпозиции, как известно, в целом более экономично, чем непосред-
ственное решение сложных алгебраических систем.
Результаты и обсуждение
Здесь приводятся основные результаты расчета стойки МС на основе подконструкции
(рис. 4). Подконструкция стойки в несущей системе выделена на уровне шпиндельной бабки
и состоит из двух поясов серийной стойки общей высотой 1 м. При расчете несущей системы
на этапе I для стойки получены расчетные усилия в местах контакта шпиндельной бабки со
стойкой и поле перемещений (здесь не приводятся).
Расчетная схема подконструкции включает 189 пластинчатых конечных элементов
(КЭ), 159 узлов, ребра жесткости моделируются пластинчатым КЭ. Дополнительно в узлах
1–12 вводятся упругие связи, жесткость которых определяется как отношение си-
ла/перемещение для конкретного узла. Значение жесткости упругой связи автоматически
вводится в матрицу жесткости конструкции. Задача оптимального проектирования подкон-
струкции заключается в нахождении переменных проектирования (здесь – толщина стенки,
0
I
II
1
2
3
5
6
7
Рис. 3.
Компоновка тяжелого многоцелевого станка и уровни де-
композиции:
1
– стойка;
2
– шпиндельная бабка;
3
– станина;
4
– обрабатываемая деталь;
5
– паллета;
6
– сани стола;
7
– станина стола;
8
– фундамент
1
2
4
5
6
7
3
8
z
y
x
III