最近几十年来,随着我国石油、冶金、汽车、水电、煤炭等行业主机设备日趋大型化,对于加工直径在1000mm以上的大型弧齿锥齿轮的需求量越来越大。为打破国外对大型弧齿锥齿轮加工装备的垄断,迫切需要研制开发具有自主知识产权与技术的大型弧齿锥齿轮铣齿机。本文针对天津第一机床总厂研制的YK22160大型数控弧齿锥齿轮铣齿机,以高刚度和轻量化为目标,对其结构进行优化设计,以提高机床性能,降低制造成本。本文建立了YK22160大型数控弧齿锥齿轮铣齿机整机有限元模型,运用Python脚本语言实现了变拓扑情况下的整机装配,实现了拓扑优化和参数优化。首先,在保持尺寸参数不变的情况下,改变床身和摇台等主要零部件的筋格密度获取了刚度和质量综合最优的筋格拓扑组合;其次,对最优拓扑组合关键结构参数进行灵敏度分析,筛选出对质量和刚度影响较大的尺寸参数作为优化设计变量;最后,采用试验设计和有限元结构分析相结合的方法,建立整机优化的响应面近似模型,并采用遗传算法求解优化模型,获得了整机优化的Pareto解集,为YK22160大型数控弧齿锥齿轮铣齿机改进设计提供了参考依据。本文以大型弧齿锥齿铣齿机为对象,总结出一种比较完整的复杂制造装备结构优化设计的方法、体系结构和技术流程,建立优化设计的技术系统,为其它的大型复杂制造装备的结构优化提供了一种思路。