架桥车模块化桥节强度分析与拓扑优化

以某型架桥车模块化桥节为研究对象,分别建立模块化桥节单节成桥和双节成桥的有限元计算模型,分析实际使用工况,选取两种代表车型确定加载工况,对桥节结构进行静力分析,得到各工况下应力和位移情况,验证模块化桥节满足承载要求.以桥节结构应变能最小(即结构刚度最大)为优化目标,在保证桥节满足强度要求的约束条件下对模块化桥节进行拓扑优化.结果 表明,在最大应力只增大1.42％的情况下,使桥节减重12.5％,实现模块化桥节的轻量化设计,为模块化桥节结构进一步优化设计提供依据.     

大型岸桥结构的轻量化技术研究及应用

大型岸边集装箱桥式起重机(简称岸桥)是重要的港口机械,钢材用量是影响岸桥成本的主要因素,因此,轻量化是岸桥设计制造的关键技术。首先建立岸桥的参数化动力学模型,分析岸桥的载荷特性,并进行有限元强度分析;在此基础上参数化提取金属结构中危险单元的应力和危险节点的变形,以强度、刚度和第一阶整体模态频率为约束条件,对岸桥金属结构进行轻量化设计,在满足设计要求的情况下得到岸桥的轻量化设计方案。优化结果表明,所提方法可以在不降低岸桥强度和刚度性能的条件下,岸桥钢结构重量减少5.75%,质量和应力分布更加均匀、合理,显著改善了经济性,同时计算得到的大梁的疲劳寿命也满足设计要求。     

响应面法与多目标遗传算法在桥壳优化上应用

桥壳作为后桥的核心,其设计强度和寿命直接关系到整车的使用寿命及可靠性。首先,根据车辆实际行驶条件抽象出三大模拟工况,基于限元模型求解出桥壳的应力分布。Bump工况下桥壳中段处应力最大,为50.97MPa。其次,在MSC.Fatigue软件得到桥壳的疲劳寿命云图。然后,构建以寿命为应变量的响应面模型并运用NSGA-Ⅱ多目标优化的遗传算法对桥壳进行优化设计,优化后的寿命增加了22%,静应力减少了约10%,在质量减少的基础上实现了桥壳的寿命延长。最后,对优化前和优化后的桥壳分别进行台架试验,垂直弯曲疲劳试验的结果是寿命延长了18%,与仿真结果接近,符合相关规定,证明了优化设计的正确性。     

新型转向桥的设计

新型转向桥为曲柄滑块机构，其工作性能优于原梯形机构。该转桥是对机构进行运动和力学分析基础上，建立数学模型，用ＣＡＤ进行优化设计。文章列举了新型转向桥原始数据及其优化结果，并与原结构性能进行对比，经整机强化试验，验证新型转向桥是可靠的。     

抑制永磁同步电机转矩脉动的转子再设计方法

为抑制再制造永磁同步电机的转矩脉动,提出了单一极内偏心槽、组合偏心槽、磁桥优化的递进再设计方法。以车用JEEMC01003B型永磁同步电机为研究对象,解析了单一极内偏心槽和组合偏心槽对齿槽转矩和谐波转矩的影响。在此基础上进行了磁桥再设计,综合优化了转矩脉动。研究结果表明：与原电机相比,再制造电机的转矩脉动减小了3%,平均转矩增大了0.2 N·m,齿槽转矩减小了6%,铁耗减少了4.7 W/kg,磁密畸变率降低了5.6%,效率提高至97.60%,电机性能明显得到提升。     

平面轨迹输出柔顺机构的形状优化

2自由度平面柔顺机构具备工作空间,可以作为微动机器人载体,通过控制两个独立输入实现可控的平面运动轨迹输出。为改善设计方案的可加工性,研究该柔顺机构拓扑图轮廓提取后的形状优化问题。将柔顺机构抽象成杆件和结点形式,基于拓扑学连通性原理,提出机构区域连通性判定条件,构造窗口平移扫描式机构结点搜索算法,获得设计区域内的柔顺机构结点,在此基础上,建立杆件搜索算法,找出各杆件,实现对柔顺机构的轮廓抽象。对轮廓抽象后的柔顺机构进行轮廓重构,将其轮廓表示为简单曲线的拼接,以曲线参数作为优化变量,通过敏度分析提取关键尺寸,以柔顺机构实际输出和期望输出间的误差作为目标函数,建立轮廓曲线尺寸优化模型,得到柔顺机构的最优轮廓,从而在保持柔顺机构输出性能的前提下明显改善设计方案的可加工性。算例验证了所提形状优化方法的有效性。     

新型空调通风管道清理机器人的设计与优化

针对现有通风管道清理机器人清理效率低、管道适应性差等问题,设计了新型空调通风管道清理机器人。介绍了机器人的结构组成及各机构工作原理;分析了机器人弯管通过性并给出了机器人通过弯管的约束条件;以清理机构各杆件长度为设计变量,综合考虑机器人运动干涉、机器人主体直径等约束条件,以机器人驱动轮所在外圆半径与清理机构毛刷所在外圆半径之差最小为优化目标对机器人清理机构进行优化,得到机器人最佳设计尺寸。最后,进行工程应用与分析,得出优化后机器人变径范围为(630～560)mm,由机器人变径引起的误差降低了89%,为机器人样机的制作奠定了基础。     

基于稳健性择优的自卸车驱动桥桥壳优化

针对重型自卸车驱动桥桥壳进行轻量化研究时,由于桥壳的使用条件及生产条件存在不确定性因素,使得桥壳的可靠性存在难以控制的问题,提出了一种确定性优化与稳健性择优相结合的轻量化研究方法.对原桥壳进行有限元分析,验证了原桥壳存在进一步优化的空间.利用灵敏度分析法选取了优化设计变量,构建kriging响应面模型.通过多目标遗传优化算法(Multi-Objective Genetic Algorithm)对桥壳进行确定性优化,得到3组9个确定性优化尺寸.构建L9(34)正交表,对确定性优化尺寸进行稳健性择优,基于信噪比η,得到了稳健性较好的优化尺寸.结果表明,在现桥壳的质量比原桥壳降低16.7％的情况下,通过稳健性择优方法,提高了最大应力稳健性和1阶固有频率的稳健性,增加了桥壳的可靠性.该方法能够保证轻量化桥壳在各种不确定性因素干扰下,仍然能够发挥出正常性能,一定程度上弥补了现有稳健性优化方法的不足,为桥壳的稳健性优化提出了一种新的思路.     

基于自动前后调整算法的多目标液压支架优化设计

支撑掩护式液压支架四连杆的设计是一个多参数、多目标复杂耦合的作用过程，其性能主要取决于四连杆机构处于最高位置时杆件角度以及各杆件长度。构建了四连杆机构梁端点实际轨迹偏差量与各杆件长度及其角度的数学模型，利用层次分析法计算四连杆机构的多目标函数中各目标函数的权重。基于自动前后调整算法(Automated Forward/Backward Tuning, AFBT)进行求解，仿真得到了四连杆机构最优杆长及其角度参数组合。通过ADAMS运动学仿真得到了梁端点实际轨迹偏差量，最大仅为56 mm。基于优化算法，可控制整体仿真时间小于0.1 s,有效提高四连杆机构的设计效率。该模型为液压支架四连杆机构的设计提供了理论基础，研究结果对四连杆的设计有实际参考价值。     

基于MMOGA的某超高速包装机推手机构动平衡优化

为了改进某型超高速包装机推手机构的动态性能,对该机构进行动平衡优化。基于多刚体动力学理论,建立该推手机构的动力学模型,分析出主要产生惯性载荷的零部件。建立该部件的数学模型,推导出摆动力和摆动力矩方程。基于微型多目标遗传算法(MMOGA),综合考虑摆动力和摆动力矩的均方根值,以杆件的质量、质心位置等为变量,对该部件进行动平衡优化。根据变量的较优值,重新设计长臂推手的结构。优化后推手机构的摆动力与摆动力矩分别减小了23. 6%和29. 5%,且长臂推手的固有频率远离了260 Hz(激振频率)。上述结果表明,经过优化,该型包装机推手机构的动力学性能得到了较明显的改善,避免了长臂推手的共振现象。     

基于虚拟样机的电动公交车充电弓装置优化设计

为提高电动公交车充电弓装置的工作性能,利用机械动力学软件ADAMS对电动公交车充电时充电弓装置中双排平行六连杆升降机构的主要铰接点进行参数化设计,建立双排平行六连杆升降机构的参数化模型;采用ADAMS/View软件中提供的Design Study(设计研究)与Optimization(优化分析)2种参数化分析方法以及OPTDES-SQP优化算法,以充电弓装置中滚珠丝杠提升力最小为优化目标,对充电弓装置进行优化设计。优化结果表明,充电弓装置中双排平行六连杆升降机构的各连杆在铰接点位置处的受力在优化后均减小了10%以上,滚珠丝杠最大提升力降低了17.0%,大大增加了滚珠丝杠的安全余量,有利于提高机构的可靠性,延长充电弓装置的使用寿命。     

可控装载机构动力学分析与优化设计

以新型可控机构式装载机为研究对象,以动臂升降支链关键参数作为设计变量,以第一主动杆在动臂举升过程中最大力矩最小为优化目标,以整体布局、传动角以及奇异性等作为约束条件,建立了动臂升降支链的尺度优化模型;利用复合形法对优化模型进行了数值求解,得到了动臂升降支链各构件最佳尺度参数;并使第一主动杆最大驱动力矩降低了11%。通过基于ADAMS的虚拟样机仿真,仿真结果表明,优化后可控装载机构动态性能得到了明显改善,当动臂位于上极限位置时第一主动杆接近逆运动学奇异位置,功率减小了80%。该研究将为可控机构式装载机性能提升提供依据。     

考虑岸桥维护的集装箱码头泊位与岸桥集成调度

针对集装箱码头泊位与岸桥2类资源分配的问题,以泊位和岸桥数量能够随时间动态变化为前提,重点考虑岸桥维护操作对该类资源配置问题的影响,提出了以最小化船舶总在港时间为目标的联合优化方法,建立了重点考虑岸桥维护的泊位与岸桥集成调度的数学模型,对泊位分配、岸桥调度和岸桥维护计划这3个相互关联的问题进行决策与分析。设计粒子群优化算法对模型进行求解,并与CPLEX优化软件求解得到的结果进行对比,以证明该算法的优越性和有效性。     

亚运村3#桥埋弧焊接工艺的改进

该桥位于安立路,是国内首次采用的全钢空间变截面钢架桥,桥的上部是钢架箱式结构,下部是用10束9×7φ5mm的钢铰线张拉,支座一端固定,一端滑动。桥面宽度:最窄处为2.9m,桥梯宽度为2.9m,跨度为67.8m。粱(桥中)高1.2m,梁根部为2.3m。支腿上端为2.8×1.5m,下端为1.6×1.5m。桥的设计通过能力为单向7200人/h。     

牛头刨床机构虚拟样机分析

用ADAMS建立牛头刨床机构虚拟样机并进行分析，得到牛头刨床在多段切削阻力的作用下的运动和动力情况，实现了该机构的重要参数的优化设计，分析得到了各杆件长度变化对机构运动性能的影响，避免了传统解析法复杂的计算过程。     

叉车转向桥结构改进设计研究

叉车是一种常见的转运车辆,主要用于成件托盘货物的装卸或货物的短距离转运等场景,在现代工业领域中具有十分广泛的应用。液压缸转向桥是叉车上用于转向功能的重要结构,其可靠性与寿命直接影响到叉车的整体性能。本文介绍了叉车转向桥的结构与工作原理,分析了转向液压缸活塞杆的受力,通过建立数学模型研究了叉车转向桥机构的优化设计。     

卧式挤压铸造设备双曲肘合模机构仿真优化设计

通过分析2500kN卧式挤压铸造设备双曲肘合模机构的工作原理,结合虚拟样机仿真软件ADAMS进行建模及仿真优化设计。以合模机构工作过程中各杆件连接点为设计变量、合模动作完成时最大合模力为目标函数进行优化设计。优化结果表明,该方法有效地提高了机构的整体性能。     

100t汽车起重机底盘转向传动机构优化与试验验证

某100t汽车起重机采用五桥底盘,第一、第二、第五桥为转向桥。针对汽车起重机特有的行驶工况和转向理论,分析该起重机底盘转向传动机构的结构形式,推导出各转向桥及各轮理想转角与实际转角关系。在理论研究的基础上,提出针对多桥转向车辆的优化设计方法,确定了多桥转向底盘转向传动机构的各转向设计变量和参数,并进行了优化设计分析。对该汽车起重机转向结构进行实际测量和试验。以验证优化计算的正确性和有效性。     

基于虚拟样机技术的叉车转向桥动静态特性分析

叉车转向桥是实现转向功能的关键零部件,其结构是否满足设计要求将直接影响叉车的使用安全。以某公司生产的某型号的叉车转向桥桥体为研究对象,基于虚拟样机技术ADAMS建立转向机构的多体动力学仿真分析模型,获得转向桥体所受载荷随时间变化规律曲线。基于ANSYS Workbench对叉车转向桥体进行静力学仿真分析和谐响应分析,验证其设计强度是否满足设计要求,针对分析结果,对该转向桥体进行结构优化设计。结果表明,该转向强度满足设计要求,同时该转向桥引起共振的频率为530 Hz,远远大于路面引起的共振频率,该桥体结构设计合理。基于虚拟样机技术的叉车转向桥体动静态特性分析将对后期新产品的开发和优化设计提供重要的参考依据。     

BP网络结合遗传算法对可取桥塞卡瓦结构优化

可取桥塞是井下作业中使用的主要工具,其中卡瓦结构参数的合理性直接影响油井产量和安全生产.为此提出一种基于BP网络和改进遗传算法的结构优化设计方法,在ANSYS软件环境中建立可取桥塞卡瓦模型进行仿真,得到25组数据构成网络训练样本,用BP网络建立映射关系,为遗传算法提供适应度函数,通过改进遗传算法完成最小值优化.优化结果表明卡瓦的整体性能有了显著的提高.