1国外研究现状

国外在机床结构优化领域的研究较为丰富，对结构的有限元分析、优化设计、参数化设计等方面有较多的研究。当前，采用有限元分析方法建立机床结构的静力学和动力学模型己经成为机床理论建模普遍的方法[2]。国外对机床的结构优化设计存在着以下的特点：83997

（1）分析与设计平行。从为了满足一定的性能要求而做出的结构选型和设计，到具体方案的设计、比较及确定,设计方案的试验模拟等。数控机床立柱的结构设计各个阶段都伴随着结构的分析。立柱结构的分析贯穿着立柱的整个设计过程中，这样得到的立柱结构设计方案，基本上就是满足我们设计要求的方案。

（2）把结构优化的思想运用于立柱设计的每个阶段。

（3）用大量的仿真代替实物试验。仿真可以在不生产具体实物的情况下借助于软件进行，同时可以实施迅速，捕捉大量的有用信息。利用软件仿真，可以同时在多个设计参考方案中进行比对选择，最终选择最优的一个，从而减少设计的盲目性；除此之外，还可以及时发现设计过程中存在的问题，从而可以减少设计的成本，缩短设计的周期。论文网

2国内研究现状

目前国内在机床结构优化设计领域的研究比较丰富，涉及很多内容，其中包括静力学分析、拓扑优化、模态分析及动力学分析等[12]。目前有限元分析方法在机床结构设计中的应用主要有以下几个方面:

（1）静力学分析。静力学分析是对2D或者3D机床零件承载后的应力分析和位移分析，在有限元分析中静力学分析是机床设计最常用的分析方法。

（2）模态分析。模态分析是动力学分析中的一种，是用来研究结构的各阶模态振型和固有频率等振动特性。

（3）谐响应和瞬态动力学分析。这两类分析也都属于动力学分析，用于研究机床对周期载荷或者非周期载荷的动态响应。

东南大学机械工程系，利用有限元分析的方法对机床床身进行了静力学分析和动态分析，并使用了渐进优化算法对床身的结构进行了基于刚度约束的拓扑优化，为拓扑优化在大构件中分析开创了先例。广西大学陈文锋、毛汉领在“MXBS-1320型高速外圆磨床动态性能的试验研究”一文中，用脉冲激振的方法对外圆磨床的动态性能进行了研究实验，得出了外圆磨床前几阶模态振型云图和固有频率，并找到了减少机床振动的薄弱环节，提出了一些改进的措施。张海伟，利用动态实验分析和理论模型对比分析方法，对卧式加工中心的动力学性能进行了分析，将实验测试结果与理论计

结果进行了对比分析，验证了模型的合理性，找出了机床的薄弱环节。东南大学和无锡机床股份有限公司对内圆磨床M2120A床身结构进行了有限元分析，得到了床身结构的前几阶固有频率和模态振型，证明了床身的内部筋板布局会对结构的动态特性产生影响[15]。