基于结构可靠性的控制臂轻量化设计

通过对某轿车控制臂的原模型刚度和强度进行有限元分析,基于结构可靠性要求,以控制臂本体截面尺寸为设计变量,以总体积最小为优化目标,建立控制臂的轻量化设计模型。应用OptiStruct软件进行尺寸优化分析,最终得到满足结构可靠性要求的轻量化设计方案。     

基于ANSYS铆钳弯臂的应力分析与优化设计

对开档尺寸200×200的铆钳弯臂进行受力分析,找出其危险截面并计算出相应的理论应力值。在Creo中建立铆钳弯臂的三维模型,导入ANSYS Workbench进行静力学分析,得到危险截面与理论分析的一致性,从而完成三维模型的校正。对模型进行拓扑优化分析,根据分析结果对其结构形状进行尺寸优化设计。结果表明,应用拓扑优化设计方法可以有效降低铆钳弯臂的质量,实现铆钳弯臂的轻量化,达到节约成本、减轻工人劳动强度和提高生产效率的效果。     

一种四自由度操作臂机构设计

一种用于GIS设备检测的操作臂的机构设计，首先依据机构参数以及全局灵活性指标比较了各种关节构型组合的优缺点，从而得出了适合于这里的机械臂的构型方案，然后以力可操作度，加速度性能，灵活性为目标函数，建立了优化求解机械臂运动学尺寸的数学模型，最终通过MATLAB提供的非线性优化函数，完成机械臂前两个杆件尺度优化，，并仿真计算操作臂的机构性能指标。虽然是针对于任务需求设计的，但对于通用的四自由度机器人的设计，有一定的参考价值。     

梯形变截面梁蟹腿加速度计系统设计

结合蟹腿加速度计系统动态响应、稳定性和灵敏度对支撑梁刚度的要求,设计并优化了一种梯形变截面梁,满足加速度计的不同方向刚度要求。建立加速度计的动力学模型,得到系统动态响应性能参数与梁刚度关系;建立梯形变截面梁纯弯曲的数学模型,推导出梯形变截面梁刚度和尺寸关系;分析强度对尺寸要求;通过对加速度计系统稳定性和灵敏度分析,对梁结构提出了要求。在非检测方向同等刚度条件下,梯形变截面梁与等截面梁相比,危险截面处应力相当而检测方向刚度减小,系统灵敏度提高,提高系统动态输出特性,质量大幅减轻。     

基于ANSYS的4500T浮式起重机主梁结构优化设计

为了进一步提高4500T浮式起重机的整体结构性能,减少主梁设计过程中存在的尺寸过大和材料浪费问题,基于ANSYS软件进行了起重机主梁结构的优化设计。选取4种常用单杆截面作为优化对象,将梁结构的截面尺寸作为优化变量、梁端部总位移和梁内节点最大应力作为状态变量、主梁总体积作为目标函数。首先建立了数学优化模型,然后基于ANSYS软件进行了浮式起重机主梁的优化与分析,最后确定了起重机主梁结构及其尺寸的优化方案。优化结果表明:与其他3种截面梁相比,在满足结构和安全性要求下,空心圆截面梁方案最优,有助于提高产品结构性能和经济性。     

一重载高速机械臂的结构与控制同时设计

拟订了机械臂的工作原理，建立了机械臂的受控动力学方程，运用优化算法设计了PD控制器的增益，计算了机械臂在不同角度下的刚体动力学响应。为了确定合理的机械臂截面尺寸，运用有限元法建立了机械臂的弹性动力学方程，求解了不同截面尺寸下的机械臂弹性动力响应，评价了机械臂的弹性振动。实践证明，所确定的机械和控制设计方案满足设计要求。     

脐橙采摘机械臂的设计与分析

针对脐橙树的生长环境与脐橙特点,设计了一种无耦合的串并混联结构的脐橙采摘机械臂,首先,在串联结构部分建立了D-H坐标系,完成了对应结构的正、逆解计算;然后,基于求解结果,运用蒙特卡洛算法,利用MATLAB软件得到了其工作空间,并且分析了结构参数对工作空间的影响,得到了优化的结构参数尺寸;最后,借助MTALAB中的机器人工具箱,进行运动分析。机械臂示教运动仿真验证了串联结构正、逆解;运动输出曲线表明了机械臂采摘运动过程平稳;对比机械臂串联结构参数优化前后的工作空间,参数优化后机械臂具有更优的运动空间,运动分析结果表明:所设计的串并混联结构能够实现脐橙采摘的要求。     

随车起重机伸缩臂截面多目标优化

为了提高某火箭炮弹药装填车随车起重机伸缩臂的结构刚度,减轻结构质量,建立了随车起重机伸缩臂参数化模型,并对伸缩臂在水平受载状态下进行仿真分析。以伸缩臂截面尺寸参数为设计变量,借助最优拉丁超立方试验设计建立样本空间,构造响应面多项式函数近似模型。在此基础上,利用NSGA-Ⅱ型遗传算法对伸缩臂自身重量、挠度进行多目标优化。优化结果表明:伸缩臂质量减轻了24.5%,减重效果明显。文中所采用的将参数化建模、有限元分析和数值寻优相结合的优化方法,可为起重机伸缩臂截面优化提供一定的参考。     

基于BP神经网络的挖掘机动臂应力预测

针对挖掘机动臂结构优化过程中需要反复调用ANSYS有限元软件,导致应力强度控制难度大、优化过程繁琐且效率低下的问题,提出一种基于BP神经网络预测动臂应力的方法。通过在挖掘机动臂结构优化设计软件中设定截面选取规则,选取应力普查的截面导出截面应力样本,并在MATLAB中运用BP神经网络建立挖掘机动臂应力预测模型。以中小型挖掘机动臂为例,建立基于动臂应力普查的约束,获取应力预测样本,运用建立的神经网络预测模型对动臂应力进行预测。结果表明,网络预测应力值与实验数据吻合且误差小于6.80%,建立的预测模型能提高动臂结构的优化效率。     

基于有限元方法的某工程探测装备工作装置优化设计

以工作装置箱型伸缩臂有限元分析为基础,在保证强度和刚度的前提下,以结构自重为目标函数,以臂截面尺寸为设计变量,对伸缩臂进行了有限元优化设计。优化后,伸缩臂的截面尺寸明显减小,自重降低了26．4％,达到了减轻重量、节约材料、减少成本的目的,同时为箱型伸缩臂的设计和改造提供了理论依据。