基于有限元分析的模具加工中心床身结构优化设计

机械结构的静、动刚度与布局有关,通过改变拓扑结构,可同时改善结构的静、动态性能.文章根据单自由度系统动、静刚度的关系,使用有限元分析(FEA)方法对模具加工中心床身部件进行结构静态和模态分析,提出了各种优化方案.经过优选,得到最佳布局,该结构已被生产厂家采用,投入制造,不仅使床身的静、动态性能大幅度提高,节省了材料,而且为加工中心床身结构设计提供了参考.     

提高高速精密压力机动刚度的原理和措施

采用模型化试验来测定几种典型的压力机机身的阻尼比、固有频率,从压力机自身结构探寻规律,探索动刚度与阻尼、固有频率及负载频率等变量的内在关系;并指出在高速条件下,有时动刚度与静刚度是矛盾的,过大的结构静刚度反而会削弱其动刚度.在足够的强度和静刚度的前提下,应当适当增加结构的柔度和内摩擦,借以改变机身的阻尼和固有频率,并提高高速精密压力机动刚度.     

高刚性轻量化研球机床身结构优化设计

为提高研球机床身的静动刚度并减少床身质量,建立床身结构的有限元模型,通过有限元分析获得机床床身的静动态特性以及低阶固有频率。在此基础上利用尺寸优化和拓扑优化设计方法,对其进行了以减轻质量和提高结构刚度为目标的结构优化设计,最终完成对床身的综合优化。将优化后的床身与原床身进行比较,结果显示:综合优化后的床身最大变形量减少了19.45%,最大应力减小了12.24%,床身的质量下降了3.52%,并且前5阶固有频率均有明显提高。通过综合优化,提高了床身的工作性能,减轻了床身质量,该研究结果对提升机床床身刚度提供参考。     

基于有限元的高速数控车床床身结构分析与优化

床身是车床的重要基础件,它的静、动态特性直接影响车床的加工精度与作业稳定性。以ADI高速数控车床床身为研究对象,建立床身的三维实体模型与有限元模型,借助ANSYS有限元分析软件对其进行静力分析和模态分析。以降低数控车床床身变形量和提高低阶固有频率为目标,根据分析结果对车床床身原设计进行改进,通过有限元分析对比,提出在床身内部与上导轨区域增加筋板和床身底部薄弱部分填厚的结构优化方法。经仿真分析优化后的床身动、静刚度明显增强,低阶固有频率明显提高。     

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。     

高速立式加工中心滑座的设计与拓扑优化

使用SolidWorks对滑座的4种方案进行三维建模,采用ANSYS Workbench对各滑座模型进行静刚度分析,确定较优的滑座模型,并运用ANSYS DesignXplorer对其进行优化设计,保证了滑座的静刚度要求,减少了滑座约10%的质量,提高了相关移动部件的运动性能。     

分拣机复合材料摆臂的静动态特性分析及结构优化

LED分拣机属于高速、高精、高可靠性设备,而摆臂是其核心部件,摆臂高速旋转的动态特性直接影响芯片的分拣。基于悬臂梁理论,分析摆臂的运动规律确认摆臂的静刚度及固有频率是影响其动态特性的关键。利用ANSYS软件,分别对不同铺层角度的摆臂进行静动态特性分析,确认最优铺层角度。为保证摆臂的静刚度和固有频率,对摆臂尺寸进行优化设计。结果表明,铺层角度对摆臂的静动态特性影响几乎没有,而优化设计后的摆臂质量增加6.8%,静刚度增加11.7%,二阶固有频率增加3%。     

激光全息术在组合机床滑座体选型设计中的应用

目前国内动力滑台部件中的滑座体由于刚度较差很难满足组合机床高精度加工的需要。因此,有必要对滑座体进行多种结构方案的分析比较,以寻求高刚度滑座体的合理结构。文章着重介绍应用激光全息技术对组合机床HY32型滑座体进行结构分析和优化。首先用散斑照相术对滑座横截面有机玻璃片模型进行加载变形试验,分析滑座体横截面结构的薄弱环节及影响因素。在此基础上设计制做了一组滑座有机玻璃整体模型作为改进型。然后应用全息双曝光法拍摄不同工况下模型前表面位移场全息图,通过对该图的定量分析及与用时间平均法拍摄的全息振型的对比试验,可对不同模型静、动态参数进行定量比较,为新型滑座体的结构设计提供了试验依据。图13幅、表3个、参考文献3种。     

LED分拣机复合材料摆臂的静动态特性分析及结构优化

LED分拣机属于高速、高精、高可靠性设备,而摆臂是其核心部件,摆臂高速旋转的动态特性直接影响芯片的分拣。基于悬臂梁理论,分析摆臂的运动规律确认摆臂的静刚度及固有频率是影响其动态特性的关键。利用ANSYS软件,分别对不同铺层角度的摆臂进行静动态特性分析,确认最优铺层角度。为保证摆臂的静刚度和固有频率,对摆臂尺寸进行优化设计。结果表明,铺层角度对摆臂的静动态特性影响几乎没有,而优化设计后的摆臂质量增加6.8%,静刚度增加11.7%,二阶固有频率增加3%。     

三自由度高刚度机器人动态特性分析与测试

建立三自由度高刚度机器人有限元模型并对其进行静、动态特性分析。对比分析制动器动作对机器人的刚度、固有频率和机器人在外力作用下的稳态响应的影响；对样机进行实验测试分析。结果表明：所提制动器结构方案能提高机器人的刚度和固有频率以及降低操作器末端的振幅，能够改善机器人工作时的动态特性。     

龙门式机械手的动静特性及结构优化

龙门式机械手结构设计多采用对己有的设计图纸修改的方法进行,导致设计出的结构的安全裕度过大,既浪费材料,又增加了整机的质量。运用ANSYS有限元分析软件,选取机架在最不稳定工况下研究了结构的静、动态特性,运用灵敏度方法对结构系统的设计变量进行计算,筛选出了对龙门式机械手的动静态性能影响较大的设计变量并对其进行尺寸优化。对比优化前后的具体参数,得出了机械手在优化后性能有了一定的提升。     

高速列车齿轮箱箱体结构设计与静、动态分析

为提高高速列车齿轮箱箱体结构强度,避免因强度不足导致失效问题,应用有限元分析方法对某型号高速列车齿轮箱箱体进行静、动态分析,得到高速列车齿轮箱箱体失效的主要原因是高速列车齿轮箱箱体的结构设计不合理.基于变密度法,建立以高速列车齿轮箱箱体的结构柔顺度最小为优化目标,约束齿轮箱箱体应力和体积的拓扑优化模型;对优化后的箱体进...     

龙门铣床的动、静特性研究

构造了龙门铣床的有限元模型,结合工程实际,定义了龙门铣床的静刚度,进而考察了龙门铣床的动、静力学特性,以及铣头在不同工位和主轴伸出长度对铣床动、静特性的影响.探讨了重力和切削力对整机变形的影响及各主要部件对整机刚度的贡献.所得结论为龙门铣床的结构设计和改型奠定了重要的理论基础.     

立式钻床立柱结构动静态分析与结构改进

以有限元理论为基础,建立立式钻床立柱结构的参数化模型,进行静态有限元分析,分析立柱结构承载及变形特点。在此基础上,采用选型法对立柱进行结构改进,并对改进后的模型做动态性能分析。结果表明:优化后,立柱静态性能提高,质量减少12.8%;立柱固有频率值与原固有频率值相近,满足结构动态性能的要求。     

分布式环境下并行有限元分析策略的研究

为提高结构优化设计的效率，研究了结构静动态性能的快速分析方法。提出了一种分布式环境下并行有限元分析策略，并从参数化有限元分析、有限元分析过程自动化和有限元分析任务动态分配三个方面阐述了其实现方法。提出的策略成功地应用于液压挖掘机工作装置的结构静动态协同优化设计中。