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0 引言

螺絲鎖付是產(chǎn)品裝配過程中的重要工序，龍門式多軸自動(dòng)鎖螺絲設(shè)備專用于矩陣式排列短小螺絲的快節(jié)拍鎖付，例如應(yīng)用于電視背板燈條的鎖付。快速的鎖付節(jié)拍要求機(jī)構(gòu)有良好的穩(wěn)定性及靈活性。結(jié)構(gòu)的剛度與固有頻率是影響機(jī)構(gòu)穩(wěn)定性的重要因素，輕便的機(jī)構(gòu)使機(jī)器具有更好的動(dòng)態(tài)性能。

龍門橫梁是影響整機(jī)運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性的重要部件，當(dāng)前橫梁結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法主要分為兩大類：橫梁板筋形狀類型的優(yōu)化及基于分析軟件的尺寸優(yōu)化。其中：周樂等對(duì)四種不同筋板結(jié)構(gòu)的機(jī)床龍門橫梁進(jìn)行對(duì)比分析，確定O字型筋板具有最好的力學(xué)性能，并進(jìn)一步對(duì)O字筋板進(jìn)行分析，確定其最佳的尺寸參數(shù)范圍[1]，但其只針對(duì)四種常見結(jié)構(gòu)進(jìn)行比較，通用性較差；文獻(xiàn)[2]對(duì)大型龍門數(shù)控機(jī)床橫梁進(jìn)行了六種主要工況的靜力學(xué)分析，得出其仍有優(yōu)化的空間；文獻(xiàn)[3]對(duì)SIMP拓?fù)浞椒ㄟM(jìn)行分析，并對(duì)龍門石材銑削中心龍門進(jìn)行拓?fù)鋬?yōu)化，實(shí)現(xiàn)了小幅度輕量化同時(shí)較大幅度的提高剛度；文獻(xiàn)[4]對(duì)于尺寸變量較多的龍門銑床橫梁進(jìn)行尺寸靈敏度分析，確定最主要的影響參數(shù)后進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化，取得了一定的效果。但這些優(yōu)化方法都是針對(duì)橫梁結(jié)構(gòu)及工況相對(duì)復(fù)雜、設(shè)計(jì)變量較多的情況。龍門式多軸自動(dòng)鎖螺絲設(shè)備的橫梁結(jié)構(gòu)與薄板結(jié)構(gòu)較為相似，且尺寸變量較少，為此引入一種新的優(yōu)化方法，能更快更好地根據(jù)其結(jié)構(gòu)特征進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化。

該方法利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建立尺寸變量與最大變形量及一階固有頻率的映射關(guān)系[5-6]，基于Deb可行性規(guī)則[7]改進(jìn)粒子群算法，使粒子群算法具備處理約束優(yōu)化問題的能力，并建立粒子群算法與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)交互關(guān)系。以橫梁質(zhì)量為目標(biāo)函數(shù)，以極限工況下最大變形量及一階固有頻率為約束條件，通過改進(jìn)的粒子群算法進(jìn)行尋優(yōu)，求得各個(gè)關(guān)鍵尺寸的最優(yōu)參數(shù)。

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結(jié) 論

以減少橫梁質(zhì)量為目標(biāo)，以變形量及固有頻率為約束條件，結(jié)合神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)良好的映射擬合能力及粒子群算法簡(jiǎn)單快捷的尋優(yōu)學(xué)習(xí)機(jī)制的優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)了龍門式多軸自動(dòng)鎖螺絲設(shè)備橫梁結(jié)構(gòu)輕量?jī)?yōu)化，該優(yōu)化過程主要包括以下三項(xiàng)工作：（1）建立了包含單個(gè)隱含層的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，結(jié)合大量的數(shù)據(jù)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練，擬合出尺寸設(shè)計(jì)變量與最大變形量及一階固有頻率的映射關(guān)系，預(yù)測(cè)誤差基本控制在4%以內(nèi)；（2）結(jié)合Deb可行性準(zhǔn)則對(duì)粒子群優(yōu)化算法進(jìn)行改進(jìn)，使其具有優(yōu)化帶約束問題的能力，并通過引入隨機(jī)擾動(dòng)因子改善早熟收斂現(xiàn)象；（3）建立神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與改進(jìn)的PSO的數(shù)據(jù)交互關(guān)系，通過改進(jìn)的PSO進(jìn)行尋優(yōu)。

最終在保證一階頻率基本不變、最大變形量小量增加的前提下，質(zhì)量大幅減少29.61%，并通過ANSYS軟件仿真，驗(yàn)證優(yōu)化效果的可信度。

結(jié) 論

基于某典型座椅頭枕的碰撞分析，研究了座椅頭枕結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)頭枕碰撞安全性的影響規(guī)律，為座椅頭枕的結(jié)構(gòu)性設(shè)計(jì)提供指導(dǎo)，并取得了以下結(jié)論：（1）隨著頭枕厚度和包裹度的增加，碰撞時(shí)頭部的最大加速度值、高加速度持續(xù)時(shí)間逐漸減小，有效提高了頭枕的吸能性。（2）隨著頭枕密度的增加，碰撞時(shí)頭部的最大加速度值與高加速度持續(xù)時(shí)間先減小后增大。這是由于頭枕密度過小，碰撞時(shí)頭部易與骨架發(fā)生碰撞，使最大加速度值較大，此時(shí)增加頭枕密度，可有效減小鋼球與頭枕撞擊時(shí)的加速度；但頭枕密度過大，也會(huì)使頭枕緩沖作用減弱，使碰撞時(shí)頭部最大加速度值升高，降低頭枕的吸能性。

龍門式多軸自動(dòng)鎖螺絲設(shè)備橫梁結(jié)構(gòu)優(yōu)化

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