基于有限元及疲劳寿命分析的六面顶压机铰链梁设计

传统设计中，为防止系统可能出现过早疲劳破坏或预料不到的风险，往往使用更高的安全系数保守设计部件，大大增加铰链梁系统的重量和制造成本。本文利用计算机辅助设计软件ANSYS和MSC．FATIGUE对该铰链梁系统进行计算机辅助仿真分析设计，不仅优化了其设计结构、降低了成本，且预测了铰链梁系统的设计性能和期望寿命，从而使该类型产品的设计有了新的思路。     

基于响应面法的缸梁一体式六面顶压机铰链梁优化

六面顶压机是中国生产金刚石的主要设备，其关重件铰链梁在工作中承受连续的交变载荷，易出现失效破损。提出RSM和MOGA相结合的方法，对新型六面顶压机的铰链梁进行优化分析。首先建立铰链梁的参数化模型，以关键部分的尺寸为设计参数，以最大应力和最大位移为目标函数，并对其最大质量进行约束；然后使用DOE获得设计试验点；利用RSM获得代理模型；再通过MOGA法搜索全局最优解，最后对铰链梁的优化结果进行评估。结果表明：优化后的铰链梁在质量略微增加的情况下，刚度和强度有效提高，应力集中现象也明显改善。     

基于有限元法的铰链梁疲劳强度分析与设计研究

金刚石六面顶压机的关键零件铰链梁工作中受变载荷作用,易出现疲劳破坏。生产中常依据静强度进行类比设计。应用有限元理论研究铰链梁的疲劳强度,分析铰链梁工作中的应力与变形分布,并对常规方法,基于静强度结构优化后,基于疲劳强度结构优化后的铰链梁的应力与变形作对比与分析。研究结果表明,铰链梁中最大应力发生在凸耳处,与类比设计相比,基于疲劳强度结构优化设计后的铰链梁体积减少15.7%,最大等效应力降低10.2%,疲劳安全系数提高10.86%;相对于基于静强度结构优化方案,基于疲劳强度结构优化设计后的铰链梁体积有所增加,最大等效应力降低52.6%,基于静强度优化后,铰链梁中应力循环次数表示的寿命2.4×105次,基于疲劳强度的优化方案铰链梁寿命超过107次,该研究可为铰链梁的设计提供有益的参考。     

铰链梁锻件的锻造工艺开发与批量化生产

针对某型铰链梁的结构与尺寸,设计了新型中间坯与锻造工艺,并结合数值模拟与试验验证对其进行了详细优化,确定了中间坯与锻件的新工艺方法,试制结果满足设计与标准要求,最终采用该工艺方法与生产中的关键参数控制进行了批量化锻件的生产,检验合格后实现批量化交货。     

新型活塞异形销孔加工方法的研究

简述了采用活塞异形销孔的必要性及其结构特点。提出一种新型活塞异形销孔数控加工方法，该方法采用一个基于压电陶瓷驱动的柔性铰链放大机构来实现镗刀的径向微位移。进行了异形孔加工过程中刀具运动特性分析，给出了柔性铰链刚度参数的设计方法，并进行了有限元分析。结果表明该方法适于异形孔的精密加工。     

基于有限元分析的机床结构优化设计

介绍了对某型号加工中心机床结构的有限元分析。详细分析了整机的前几阶模态。研究后发现由于立柱和支撑板设计的不合理,就会导致机床固有频率较低,振动增大,机床精度下降。针对加工中心机床部件的结构特点,对于立柱,筋板进行结构优选和设计参数优化,并对支撑板采用了拓扑优化和参数优化结合的方法。研究结果表明,通过有限元分析,加工中心机床结构参数得到了较好的优化,从而使整机性能得到了提高。     

基于正交试验的柔性微夹持器参数权重分析

针对柔性微夹持器中柔性铰链在工作中受到交变应力作用导致屈曲的问题,以圆形切口柔性铰链为例,对其施加载荷后进行受力分析,推导出临界力的计算公式。通过Ansys Workbench17.0对铰链进行有限元屈曲分析,取第一阶屈曲模态,与利用推导公式得到的临界力进行对比,误差为0.23%,验证了公式的准确性。引入正交试验设计,找出影响临界力的可控因子和噪声因子并对其进行正交试验设计。采用权重分析法,定量分析参数对临界力的影响程度。研究结果表明各个参数对临界力变化的作用所占的权重不一样,为铰链设计提供了理论基础。     

无缸压机的研制开发

本文针对人造金刚石六面顶压机的发展趋势，阐述了无缸压机发展的优势，并针对无缸650压机（20MN）的产品开发设计做了设计说明。在主机系统中，通过对铰链梁的有限元的分析，通过不断改变关键部件的尺寸，优化了其零件应力和应变情况，同时活塞结构采用了空心铸造结构，导向套采用了镶体结构；在液压系统中采用了高压泵代替传统增压器；在电控系统中，采用了主流的IPC控制方式，优化了人机交流界面和加强了辅助管理手段；在辅助系统中，更多的采用了更多的人性化设计，提高了设备操作性；全文系统整理出一套完整的六面顶压机设计规范。该压机已经通过一年的生产验证，各项指标优良，实践证明该压机开发是成功的。     

等效梁法及其在柔性铰链机构中的应用

文章讨论了等效梁法的基本原理，然后以双平行四杆柔性铰链机构为例分析其位移性能；采用该方法进行有限元建模，一个柔性铰链由4个梁单元组成，因而，整个柔性铰链机构的单元数很少。分析结果表明：等效梁法仿真效率高，且有很高的精度。这一点对于仿真分析复杂的柔性铰链机构非常重要。     

基于APDL语言的柔性铰链机构参数化实体建模

柔性铰链机构是一种新型的微位移机构，具有无机械摩擦、无间隙、无热源、运动连续、不需润滑及分辨率高等优点，因而在许多领域得到了广泛应用。为了分析柔性铰链机构的输出位移，采用大型通用有限元分析软件ANSYS进行参数化有限元分析，APDL语言(ANSYS Parameter Design Language)是ANSYS软件提供的参数化程序设计语言，采用该语言可以分别地建立柔性铰链机构的几何实体模型。文章首先介绍了参数化编程语言APDL，再提出了用该语言进行编程实现参数化实体建模的一种方法，最后，以单平行四杆柔性铰链机构为例证明这是一种方便、快速的实体建模方法。     

液压机横梁结构的优化设计

研究了液压机横梁的结构特点及设计方法,提出利用结构优化设计方法对横梁进行结构设计,并对其中的一些关键理论和技术进行了研究,包括横梁结构的有限元分析、优化方法选择、敏度分析和结构重分析,并应用于Y32-500B四立柱液压机下横梁的结构设计,得到了满意的结果。     

钢丝缠绕型液压压砖机的有限元疲劳分析

采用有限元分析方法，对缠绕型全自动液压压砖机的上梁结构进行了疲劳分析，获得其在整个压制过程中的疲劳情况，以作为主机结构进一步优化设计的依据。     

YT25—1000液压机支柱疲劳分析

疲劳破坏是机械设备在工作过程中的诸多破坏形式当中最常见的。液压机的主要零部件大多是在承受了多次交变载荷之后而疲劳破坏的。本文利用ANSYS Workbench有限元分析软件,对YT25—1000快速热成型液压机进行设备一模具耦合分析,考虑热成型工艺要求液压机保压时间长的特殊条件,得到热成型液压机的支柱疲劳情况,为液压机机身设计提供理论基础,从而保证液压机的正常使用,降低因疲劳破坏造成的事故发生及经济损失。     

开缝衬套挤压工艺影响TA15孔疲劳增益研究

采用对比疲劳试验方法,研究了相对挤压量、终铰参量、衬套开缝放置角度等工艺参数和特征对开缝衬套挤压TA15钛合金连接孔疲劳增益的影响。结果表明,开缝衬套挤压技术可有效提高TA15钛合金孔结构疲劳强度,延长其疲劳寿命；相对挤压量越大,孔挤压疲劳增益越大,但是TA15钛合金对挤压量非常敏感,微小的相对挤压量波动会导致显著的疲劳增益波动；在完全去除开缝衬套在孔壁遗留的材料凸脊前提下,0.190 mm和0.065 mm两种单边终铰参量对TA15孔结构挤压疲劳增益有明显影响,0.190 mm单边铰削量时挤压疲劳增益更大,而非终铰参量越小越好；在s_max=400 MPa,R=0.1疲劳载荷条件下,衬套开缝与试样最窄截面平行放置,仍能够获得明显的疲劳增益,但相对于与试样与最窄截面呈90°放置,疲劳增益会略有下降,建议在实际孔挤压操作中,衬套开缝尽量避开最窄截面放置。     

基于灵敏度分析方法的渐开线直齿圆柱齿轮的疲劳强度研究

论文依据齿轮疲劳强度计算的数学模型,采用Latin超立方采样作为输入,对输出采用五点插值数值微分法进行计算,获得了齿轮各结构参数对疲劳强度的灵敏度,找出了齿轮各结构参数对疲劳强度的影响规律及敏感程度。该研究成果为齿轮的参数优化提供了重要的理论依据,同时也有助于其它机械传动装置的灵敏度研究。     

基于有限元灵敏度分析的锻造成形微观组织优化设计

采用有限元、灵敏度分析与工程优化算法相结合的方法,以能充满型腔且少无飞边的终锻件的晶粒度分布均匀化为目标,以预成形形状为优化对象,对锻造成形过程的微观组织进行了优化设计。采用三次B样条函数描述预成形模具形状,并以B样条函数的控制点坐标为设计变量,给出了锻造过程微观组织演变的模型,建立了衡量锻件充型性能及微观组织分布均匀化的目标函数,推导了目标函数对设计变量的灵敏度,给出了优化设计步骤。并以一典型H型锻件为例,对锻件的微观组织进行了优化,取得了较好的结果。     

万能轧制H型钢复合镶套式轧辊应力分析和过盈量优化设计

本文用优化设计方法，仿真研究了材质性能、残余应力和摩擦系数对轧辊系统可靠度的影响，并给出了最佳过盈量。可用于指导复合轧辊材质选择、热装方法的制定和轧辊结构设计。     

变速箱差壳胀套设计及有限元分析

差速器是汽车变速箱的核心部件,其质量直接影响着汽车的工作稳定性。以实际项目为研究背景,设计了用在机器人上的差速器壳体(简称"差壳")抓取装置,并利用有限元法对夹具的胀套进行了强度和疲劳分析,得到其应力和寿命结果,以此评估胀套的综合特性。得到结论:对于304、Q235和65Mn三种材料的胀套,其最大应力均远小于屈服应力,最大损伤处均在胀片尾部处;疲劳分析中,65Mn的最小循环次数为4.3×10⁵次左右,满足装置的强度和寿命设计要求。