基于ANSYS Workbench的龙门式折弯机机架模态分析及工作台拓扑优化

为研究龙门式折弯机的静力学性能及其在满载工作时机架的抗振性能,运用ANSYS Workbench对一款龙门式折弯机机架进行有预应力的模态分析,得到静力学分析结果和前6阶固有频率及对应振型。利用拓扑优化,对折弯机工作台进行去除材料的形状优化,根据拓扑优化云图修整形状尺寸,然后在Solid Works中对工作台模型进行重建,将优化后的模型再次导入ANSYS Workbench中进行预应力模态分析,对优化前、后机架的静力学性能和动态特性进行比较和分析。最终,优化后的工作台质量减轻了11.7%,最大等效应力也有所减小,并且,龙门式折弯机的抗振性能不会受到影响,确定了拓扑优化的可行性。     

微型移动龙门式铣床结构优化设计

针对某微型移动龙门式数控铣床的结构薄弱处,提出一种基于拓扑优化以及正交试验设计方法的整机优化设计方法。首先,建立其本体有限元模型,在具体工况下对其进行了静力学分析,得到了位移、应力云图;通过模态分析,得到其前十阶模态固有频率和主振型。根据有限元分析结果,基于拓扑优化原理,以最小应变能为目标函数,立柱质量为约束条件,对微型铣床立柱进行了优化设计;采用正交试验的方法,以工作台自重下最大位移为优化目标,T形槽大小、槽间距、工作台厚度和工作台支撑面积为设计变量,对工作台进行了优化设计。最后对优化后整机结构进行了有限元仿真,结果表明优化后整机静动态性能有了明显提高。     

微型移动龙门式铣床本体静动态特性分析

机床有限元分析可以准确预测机床的性能,缩短机床研发周期,且龙门式铣床具有行程大、占地面积小等优点,因此龙门铣床的结构设计受到了广泛关注。以微型移动龙门式铣床为研究对象,建立了其本体结构有限元模型,在具体工况下对其进行静力学分析,得到了其应力、位移云图和静刚度;通过模态分析,得到其前十阶模态固有频率和主振型。找到了机床的薄弱环节,为该铣床结构优化提供了依据。     

PCB上下料机械手设计与仿真

针对PCB数控钻床上下料时对人力过度依赖所带来的问题,提出采用自动上下料机械手替代人工上下料。根据上下料机械手功能需求对自动上下料机械手进行了总体设计,分析了机械手安装布局,并使用SolidWorks建立了机械手的模型。运用D-H参数法建立机械手的运动学方程,求解出机械手末端在全局坐标系下的位置及姿态。再通过ADAMS对机械手进行运动仿真,得到并分析了机械手的末端的轨迹信息、位移信息、速度及加速度信息,验证了设计的正确性和合理性,为机械手实际动作优化和运动控制提供了依据。     

大型龙门式加工中心横梁筋板设计与分析

大型龙门式加工中心的龙门式结构中,横梁是其关键部件之一,起着连接滑座、滑鞍等关键部件的作用,而横梁自身的设计结构及布局决定了其静、动态特性,其中横梁筋板的动、静态特性直接关系到加工中心的整机性能.对大型龙门式加工中心常用的4种筋板结构横梁的静、动态特性进行仿真分析,结果表明,O型筋板结构横梁的静、动态特性最优.采用O型...     

液压机单柱机身新结构

本文通过对传统单柱式液压机机身受力模式的分析及结构优化，设计出一种新型的无腹板结构的单柱液压机YH20-200，改变了腹板为主承力板、单柱整体式焊接机身只能是小喉深的传统观念，在液压机腹部可以安装机械手，满足了高速冲压生产流水线对专用设备的要求。     

龙门加工中心主轴滑枕结构有限元分析技术研究

龙门加工中心主轴滑枕结构是连接刀具和机床的一个重要部件,其受切削力和受热变形将直接影响刀具的加工精度.通过建立龙门加工中心主轴滑枕结构的有限元分析模型,在计算热源发热量以及主轴滑枕结构热边界条件的基础上,利用ANSYS有限元分析软件在其工作状态下进行切削力变形分析、稳态热变形分析以及热-结构耦合分析.得到了主轴不同转速条件下主轴滑枕结构热态性能及刀盘直径方向变形规律,为该型龙门加工中心主轴滑枕结构优化设计和热变形补偿提供了理论依据.     

高速凸轮轴磨床垫板的结构分析与改进

将有限元软件HyperMesh及OptiStruct的金属结构设计和优化功能运用到高速磨床的零部件设计中,对某型磨床的垫板进行了振动性能分析和优化,确定出优选改进方案.此方法为高速磨床零部件结构改进提供了理论方向,降低了设计和生产的成本.     

基于滑模自适应控制的双关节机械手轨迹跟踪

针对机械手在工作过程中由于自身参数的不确定性导致系统稳定性受到影响,提出一种滑模自适应控制算法进行机械手的轨迹跟踪。首先通过运用拉格朗日方程推导出机械手的动力学方程,将未知负载变化、机械手连杆重量、连杆长度及其连杆质心等作为未知变量进行滑模函数以及自适应律的设计,用自适应律调节未知量对稳定性的影响,保证系统的跟踪精度;其次,通过运用李雅普诺夫稳定性分析判断控制算法是否能够使系统最终达到渐进稳定;最后仿真实验表明机械手的轨迹能被稳定跟踪以及未知变量具有快速收敛性,证明了算法的有效性和优越性。     

基于ADAMS新型钢管打捆机械手的优化设计

新型钢管打捆机械手的应用保证了生产作业的安全性,并将废旧钢管裁剪成条状钢带用以钢管包的打捆,节约了成本,但初步设计后的打捆机械手运行时间较长,实际生产中打捆效率较差,针对上述问题,本文通过在ADAMS软件中建立的新型钢管打捆机械手模型,对其打捆时间进行优化。首先对机械手模型各关节变量进行参数化,其次建立左右两侧机械臂同步运动关系以及各关节转角函数,并对其驱动函数以及优化所需的运行时间函数进行数学建模,然后利用ADAMS中的设计计算模块对机械手优化参数进行敏感度分析并确定其取值范围,最终完成对新型钢管打捆机械手的优化设计。     

XK2425/5L五轴龙门铣床主体结构有限元分析

为提高五轴龙门铣床的整机结构性能指标,提出了机床关键零部件与整机并行优化设计的思想。运用CAE工程分析软件,建立了五轴龙门铣床关键零部件及整机的有限元模型,并对其主体结构进行了重力、切削力载荷下的静刚度分析以及关键零部件和整机的动态刚度仿真分析,找出了结构中的薄弱环节,并在此基础上对机床中关键零部件的结构参数提出了改进方案。分析结果表明,改进后的结构方案在整机自重降低632Kg的情况下,静刚度由50.2N/μm提高到68.4N/μm,一阶固有频率由30Hz提高到42Hz,整机性能指标得到显著提高。     

直驱机床矿物质材料龙门框架优化设计及分析

为了加工直径320 mm,高度250 mm的工件,在保证各类相关尺寸的情况下设计了一种床身和龙门框架为矿物质材料的五轴直驱复合加工中心。为了减轻机床的质量并降低其重心,对矿物质材料龙门框架进行以提高模态性能和柔度最小化为目标的拓扑优化设计,再用多目标遗传算法对拓扑优化后的龙门框架进行尺寸优化,并前后多次对其动、静态性能进行仿真分析和比较。对比市场现有铸铁龙门框架与最终优化后的矿物质材料龙门框架,结果显示：矿物质材料龙门框架质量上降低了15.03％,最大变形降低了8.7％,最大应力降低56.68％,一阶固有频率增大了23.45％。优化后的矿物质材料龙门框架在静、动态特性以及轻量化方面都要明显优于铸铁龙门框架支承件。     

组合柔性机械臂抑振性能研究

将柔性机械臂做成组合结构,利用接触面间的摩擦效应消耗能量以达到抑制柔性机械臂振动的目的。以直波纹板作为组合柔性机械臂的叠层,采用有限元软件ANSYS对组合柔性机械臂进行静态和动态仿真。用能量耗散率作为组合柔性机械臂迟滞性能评定指标。研究结果表明:与直板作为叠层的组合柔性机械臂相比,用波纹板作为叠层的组合机械臂可以用较少的材料获得较好的抑振性能;选择合适的预紧力和结构尺寸参数可得到最佳的抑振性能。     

隧道维修钢板安装机械臂设计与分析

针对隧道维修钢板安装的现状,设计一款七自由度的隧道维修钢板安装机械臂。利用SolidWorks软件对机械臂进行三维实体建模,为确保机械臂设计的合理性,运用SolidWorks与ANSYS Workbench相结合的方法对运动范围内极限工况下的机械臂进行静态和模态分析,得到应力应变云图和固有频率及其振型图。结果表明:机械臂结构强度满足设计要求,在工作中可以有效避免共振的发生。研究结果为机械臂进一步优化设计提供了参考。     

机械装备的数字孪生结构参数分析与评价方法研究

提出一种机械装备的数字孪生结构参数分析与评价体系。运用ANSYS软件对机械装备的整机结构进行静刚度分析与动态性能分析。运用BP神经网络及专家打分对结构参数进行评价,验证了机械装备的数字孪生结构参数设计方法正确性与可行性。     

大型静压回转工作台的模态分析与优化设计

对大型静压回转工作台进行静态特性分析与模态分析,得到其承载能力和动态性能,为工作台的优化提供了理论依据;基于工作台的静动态性能情况,以减轻其质量为目标函数,利用元结构方法进行出砂孔优化设计,优化后的结构满足工作时所需的动、静刚度,同时保证了最大一阶固有频率;对优化后的工作台进行试验模态分析,将实验所得结果与仿真结果进行对比,结果表明误差在允许范围之内,确保了优化后工作台的动态特性要求。     

基于全微分模型的打磨机械臂静态误差分析

针对打磨机械臂系统的精度设计问题的解决,基于DH模型建立了机械臂的运动学参数模型,并基于全微分法建立了运动学参数误差与末端误差的数学关系。对机械臂可能出现的误差源进行分析,归纳误差源的类型,代入误差模型分别进行仿真,并对结构误差与传动误差对机械臂末端位置的影响进行比较。结果表明:传动误差对X、Y向的位置影响较大,而结构误差对Z轴的影响较大,这些信息可用于对实际机械臂参数误差的回归分析,为在机械臂设计及制造阶段、机械臂的制造及装配误差预计及优化提供数据参考。     

粉末液压成形设备框架机身的有限元分析与结构改进

针对2 000kN数控精密金属粉末液压成形设备的框架机身进行了结构分析和优化设计,对框架机身的简化模型进行静、动态有限元计算.在静态分析中对其进行强度校核和刚度校核,通过模态分析给出了机身振动的固有频率及相应振型.在此基础上,采取结构改进措施,降低了设备机身的制造成本,保证了设备性能.