捆绑联接舱段集中力扩散结构优化设计

为了改良运载火箭捆绑联接舱段集中力扩散结构的承力特性并实现轻量化设计要求,将开展集中力扩散结构拓扑优化设计方法研究。首先围绕结构刚度、强度、减重和集中力扩散效果等多种需求,实现以多工况下最小加权柔度为目标函数的结构拓扑优化。然后根据拓扑优化结果并综合考虑制造工艺等要求设计出新的集中力扩散结构,实现结构整体减重18.2%。最后对新结构进行标准工况下的载荷分析校验强度,计算结果表明新的集中力扩散结构设计方案的应力水平满足设计要求,提出的拓扑优化方案适合于概念设计阶段的集中力扩散结构优化。     

基于Workbench的隧道管结构优化设计

隧道管是重型运载火箭燃料传送的重要部件,采用传统的经验公式设计计算,安全裕量过大,导致隧道管重量过大。基于Workbench中的Response Surface Optimization模块对隧道管进行结构优化设计,分析特定质量下外压失稳载荷随结构参数的变化规律,以及特定外压失衡载荷下质量随结构参数的变化规律,从而得出特定质量下外压失稳载荷最大时的隧道管结构,以及特定外压失衡载荷下质量最轻时的隧道管结构。所得结果为开发安全且经济的隧道管结构提供了参考。     

火箭牵制释放过程中贮箱承载分析

含牵制释放系统的运载火箭释放过程中贮箱箱底将承受较大的过载。论文提出了三种释放过程中贮箱箱底承受总载荷的计算方法,以及载荷在箱底分布形式的计算方法,并对1ms线性释放的某运载火箭助推器贮箱箱底载荷及其分布形式进行了分析。所提出的方法为我国新一代运载火箭的分析与设计提供了技术支持。     

一种用于650t油压机的低速卸压装置的设计

重型油压机进入保压状态后或回程前,油缸和机架系统会储存很大一部分能量.为解决油压机回程状态下液体压力所产生的冲击而带来的油压机和液体管道振动问题,设计了一种低速卸压装置,对卸压过程中的能量进行了分析计算,得出了系统储能与泵流量呈非线性关系的结论.借助有限元分析软件ANSYS Workbench对低速卸压装置结构进行了拓扑优化,在保证其刚度和强度的前提下,使其质量有所降低.     

基于Workbench的液压插销式锁紧装置模态分析

针对液压插销式风电安装船锁紧装置,建立了其模态分析模型。利用Workbench模态分析模块求得该装置固有频率与模态振型。并与海洋波浪载荷周期对比得出其固有频率不在波浪载荷周期内,不会产生结构共振。对液压插销式风电安装船锁紧装置的结构设计和优化有指导意义。     

新型缓冲油缸结构及其性能研究

为满足工程机械在高频、重载、突变载荷等恶劣工况下的作业需求,设计了一种缓冲腔密封和节流功能分离的缓冲结构,研制了一种新型端面贴合式高性能缓冲油缸。介绍了该缓冲装置的结构特点、工作原理,并分析和优化了其缓冲性能。通过实验研究表明,在同等工况下,相比国外同类缓冲油缸,该缓冲油缸缓冲压力峰值小,且缓冲过程平稳,性能明显优于国外产品。     

运载火箭发射平台钢架结构强度分析方法研究

发射平台钢架结构在运载火箭发射过程中承受燃气流的强烈冲击,钢架结构是否有足够的强度来抵御冲击是设计过程中的关健问题。通过建立发射平台钢架结构的有限元模型,提出了一种将CFD模型计算的燃气流载荷转换为结构有限元模型载荷的方法,利用这种转换方法计算了燃气流载荷下发射平台钢架结构的应力分布情况,以考察其结构强度是否满足使用要求,为钢架结构的改进及优化提供理论参考依据。     

基于显式动力学的某齿轮轴冲击应力分析

在恒定转速下对某航空发动机附件机匣齿轮轴施加冲击扭矩的测试中出现齿轮根部折断的现象,为了分析其原因,利用有限元隐式和显式动力学方法,对齿轮轴在冲击扭矩下考虑旋转离心应力的静、动应力响应进行了计算分析,仿真结果与测试结果一致.根据分析结果对齿轮轴失效部位参数化建模,以齿轮轴质量最小为优化目标,利用APDL进行了失效部位的结构优化.优化结果表明,改进后的设计满足齿轮轴的功能要求,冲击载荷下产生的动应力水平与静态下冲击载荷产生的静应力比较,动应力有较大幅度的增加,在设计过程中应对齿轮轴在较短时间内的冲击载荷下产生的动应力加以考虑,以保证齿轮轴的强度有足够的安全裕度.     

滚柱式后枢轴回转机构有限元分析与结构优化设计

运用ANSYS软件,对某型滚柱式后枢轴回转悬挂装置在高载荷作用下的主接头组件进行了有限元计算和分析.通过对摩擦力学微观模型的分析,构建了滚珠的受力方程,并基于此提出了几类结构优化设计方案,从而解决了高载荷作用下该型机构卡死问题,为后枢轴回转投放悬挂装置在高承载能力上的设计优化提供了较强的工程应用及参考依据.     

后推式举升机构有限元分析与优化设计

将有限元分析方法应用于后推式举升机构的设计中,对其进行了有限元分析和结构优化设计,解决了机构由于载荷过大而强度不足的问题,成功地设计出一款后推式举升机构。     

燃料抓取机载荷测量系统偏差的分析及改进

在燃料抓取机操作燃料的过程中,燃料组件的载荷是一个十分重要的指标,它的测量误差应当在允许的范围内。国内某堆型核电站的燃料抓取机的载荷测量系统存在测量误差过大的问题,影响了燃料操作的判断和安全。本文分析了燃料抓取机的载荷测量系统误差产生的原因,指出载荷传感器的安装方式存在缺陷,同时设计了一种新的载荷传感器的安装方法,解决了燃料抓取机载荷测量系统存在测量误差过大的问题,使其载荷测量的误差满足系统的要求。     

一种计算步行式底盘局部结构载荷的优化方法

为确定步行式底盘局部结构在作业时的最大受力状态,对底盘结构进行强度设计,建立底盘和局部受力结构在作业状态下包含所有位置自由度参数的力学分析模型,提出一种基于响应面法求解底盘局部结构载荷的优化分析模型。用两级优化模型对局部结构的最大受力状态进行优化：第1级优化模型用逐步二次规划法找到局部结构在给定位置参数下的最大受力状态,然后通过正交试验设计构造出局部结构界面最大受力状态与位置参数之间的响应面函数;第2级优化模型用遗传算法求解响应面函数的最大值,并通过二分法不断缩小位置参数的搜索空间,提高响应面函数的逼近水平。研究表明,该优化方法是解决复杂结构系统中多变量优化问题的有效手段,并为步行式机构设计提供理论依据。     

分离轴承装夹机械手的末端结构设计与分析

在拉式离合器盖总成检测中,模拟分离轴承对盖总成的真实作用是十分重要的环节。针对现行龙门架抓取分离轴承机构结构大、灵巧性差、抓取节拍长及难以进行自动锁紧等问题,研究了分离轴承装夹机械手及其特定末端结构的设计,给出了设计的方案。为保证装置的灵巧性及较短的抓取时间,利用气缸来实现装置的伸缩;为顺利抓取分离轴承并保证分离轴承自动夹紧在分离拉杆上,对机械手爪的锁紧机构进行设计;同时,为了减小锁紧过程摩擦产生的振动,在结构上设置导轨和滑块来进行移动锁紧。该设计实现了检测过程的自动化、提高了生产效率、保证了检测节拍和设备的可靠性。应用CATIA软件对其装置进行三维实体建模,并利用HyperMesh软件对几何模型进行有限元网格划分,通过施加相应的约束和载荷,对装置的开合锁板进行静态特性分析,对夹取装置的夹爪进行模态分析,得出开合锁板的应力和位移变化的分布云图和夹爪的前6阶固有频率和振型特征,结果表明开合锁板设计合理,能够满足强度要求,在给定工作转速下,夹爪与检测设备不会发生共振,验证了结构设计的可靠性,为后续设备优化设计及装置瞬态动力学分析提供重要的理论依据。     

大载荷高处作业吊篮悬挂装置力学分析计算

论文以自行研发设计的ZLP3000大载荷高处作业吊篮（简称吊篮）为原型,建立悬挂装置的简化力学模型,利用弯曲变形理论,分析悬挂装置在预紧和承受极限工作载荷两种工况下的力学特性,研究了吊点位置对钢丝绳受力的影响．为大载荷高处作业吊篮悬挂装置的结构优化分析提供了分析方法。     

基于加载状态下动态特性预测的高速电主轴结构参数优化方法

电主轴高速运转状态下承受切削载荷时的动态特性对电主轴加工效率和加工质量具有重要且直接的影响,但迄今针对该工况下主轴动态特性的设计方法欠系统深入研究。文中提出了基于加载状态下动态特性预测的电主轴结构参数优化的思想。基于模态理论和有限元法,建立了高速电主轴系统高速状态下受不平衡力和外加载荷的动力学模型;利用该模型定量研究了主轴跨距、电机转子外径等结构参数对电主轴静刚度、临界转速和动态挠曲线的影响规律;提出了具体的参数优化途径,研究证实了所提出优化方法的有效性。     

高频谐振疲劳机载荷测量误差建模分析及试验夹具优化设计

电磁谐振式疲劳裂纹扩展试验过程中,对动态载荷的高精度测量和控制是保证试验结果准确性和系统工作稳定性的重要前提,夹具作为夹持试件和传递载荷的重要机构,对其进行结构优化显得尤为重要。建立了紧凑拉伸(CT)试件连接刚度模型和三自由度有阻尼振动系统动力学模型,得到了动态载荷测量误差理论表达式;分析了夹具刚度对动态载荷测量误差的影响,设计了不同结构刚度的试件夹具,并通过有限元方法计算其刚度,得到了不同结构夹具对动态载荷测量误差的影响结果;实验验证了优化夹具设计的合理性。     

2A14铝合金机加框铆接裂纹分析及工艺优化

某运载火箭2A14铝合金机加框与蒙皮铆接一周后,发现零件外表面圆角附近出现多处裂纹。通过对零件的生产工艺流程分析、裂纹试件理化分析与铆接工艺试验等,确定了裂纹产生的主要原因:铆钉距离圆角较近,框环在连续的铆接冲击载荷下造成变形集中,材料超过塑性变形极限在圆角位置产生裂纹。文中针对铆接缺陷问题从产品结构和工艺装配过程提出了改进措施。     

挂桶上料机构有限元分析与优化设计

本文成功的设计出了一款仿欧美结构的挂桶上料机构。通过引入先进的有限元分析方法,从多体动力学与结构有限元强度分析两个方面对其进行了多体运动和强度性能研究,完成了机构的优化改进设计,解决了机构由于载荷过大而强度不足的问题,成功的将机构应用于新能源压缩式垃圾车上,缩短了国内设计水平与国外的差距。     

基于ADAMS的运载火箭分离装置动力学研究

分离装置是运载火箭中的一个重要部件,直接影响运载器飞行任务成败,以系统多体动力学理论为基础,基于动力学仿真软件ADAMS建立了分离动力学仿真模型,对分离过程中导向机构的参数进行了研究,分析结构设计参数对分离过程的影响规律,分剐就分离导向机构支柱刚度、高度、滚轮与载荷部之间预压力对分离结果的影响进行了研究.结果表明,当刚度和高度的取值越大时,分离期间的最小分离间隙也就越大,对火箭与载荷部的成功分离越有利;预压力对分离机构的影响较小.     

基于KISSsoft软件的人字齿轮传动修形设计研究

基于KISSsoft软件对人字齿轮副修形参数设计进行设计研究,以传递误差曲线、法向线载荷和齿面载荷分布等性能指标为修形参数优劣判断依据,给出修形评价指标与齿轮设计参数之间的关系;考虑轴线平行度偏差和转矩等因素的影响,研究人字齿轮齿廓修形和齿向修形参数的设计,给出基于KISSsoft软件的人字齿修形参数设计流程。以1对工业界实际的人字齿轮副参数为对象,针对原修形参数下存在的传递误差大、齿面载荷分布集中和法向线载荷较大等问题,对修形参数进行重新设计,获得优化的修形参数。优化后的修形参数与原修形参数相比,降低了齿轮传递误差、降低了齿向载荷分布集中程度、减小了法向线载荷。研究表明,使用KISSsoft软件优化人字齿轮修形参数避免了传统通过滚检获得接触区域、反复调整修形设计与验证的繁琐复杂的设计制造流程。