快速成型支撑结构设计的算法研究

针对快速成型中对零件添加支撑结构的需求,设计一种新型支撑自动生成的算法。该算法首先建立STL模型拓扑结构,然后识别提取待支撑区域,最后设计相应支撑结构,最终用Visual Studio 2005和OpenGL图形工具开发出自动添加支撑的程序来验证算法,结果表明该算法能实现对零件自动添加准确有效的支撑。     

单脉冲超声辅助电火花加工温度场仿真分析

从单脉冲放电粒子能量和放电蚀坑两个方面,分析了超声振动对电火花加工的影响效果。根据Ansys仿真分析结果,在单脉冲放电情况下,放电蚀坑的深度和半径随峰值电流和脉宽的增大而增大。但是,峰值电流相对于脉宽对放电蚀坑尺寸的影响作用更大。因此,在超声辅助电火花加工中,可采用偏大的峰值电流和偏小的脉宽,提高加工效率。     

谐波减速器柔性轴承疲劳寿命及其力学特性分析

基于Ansys Workbench软件对柔性轴承建立多体接触以及动力学模型,分析了其内外圈在装配及外载荷条件下的应力应变;并基于nCode-Designlife软件,对柔性轴承内外圈进行了疲劳寿命评估。此外,针对影响柔性轴承力学特性的3个因素设计正交试验,分析了其对柔性轴承力学性能的影响。结果表明,内圈的疲劳薄弱位置位于长轴外端面,外圈的疲劳薄弱位置则位于长轴处滚珠与沟道接触区域,且最大径向变形量对内外圈的应力影响显著;在一定范围内减小径向变形并控制滚珠数,有助于减小应力提高寿命。该研究结果为柔性轴承的设计提供了参考。     

两自由度宽频压电能量收集装置结构优化

利用ANSYS对两自由度压电振子进行仿真分析,探讨压电振子的形状对压电振子的谐振电压与带宽的影响,研究两自由度压电振子的长度、固定端宽度、自由端与固定端的宽度比、压电层与基层的厚度比以及质量块的厚度对两自由度压电振子的固有频率、谐振状态下产生的最大电压以及频带带宽的影响。通过对以上数据的分析比较对其结构进行优化,得到一个较为合理的尺寸。     

带质量块单晶压电悬臂梁的建模与仿真分析

基于压电原理,建立了带质量块的单晶压电悬臂梁模型,并运用有限元软件ANSYS对其进行模态分析和谐响应分析,研究支撑层厚度电压输出的影响,并进行应力分析,解释产生该结果的原因,最后在此基础上提出优化模型.     

一种新型非圆锥齿轮无级变速装置

提出一种新型非圆锥齿轮无级变速装置,简述其无级变速的原理,并给出传动比函数的详细推导。同时,阐述位于其传动核心的一对非圆锥齿轮的设计方法,确定该装置的布局。基于ADAMS建立装置虚拟样机进行相应动力学仿真分析,以刚体动力学的方法导出其速度响应。结果表明,速度响应是在理论曲线的基础上上下波动,符合设计要求。     

快速成形领域的多材料零件表示算法

在RP领域,传统的三维几何实体表示方法只能包含实体模型的几何信息,不能包含相应的任何材料信息,因此,不能应用于多材料零件的建造.为实现多材料零件的建造,迫切需要一种新的更有效的并能表示多材料零件几何信息与材料信息的实体模型表示方法.为此,提出一种新的面向制造的基于材料边界的多材料实体表示算法,该算法采用材料ID索引与材料区域标记相结合的方法表示多材料实体零件的几何属性与材料属性,实例仿真分析验证了该算法可以表示复合材料实体零件、功能梯度材料零件以及具有较为复杂多材料属性的多相理想材料实体零件,并且实体表面轮廓复杂度以及材料种类对该算法没有影响,理论上可以表示任意复杂的多材料实体零件.     

谐波减速器组合曲线凸轮波发生器的设计与分析

波发生器的形状直接影响柔轮的受力特性。柔轮是谐波减速器中最薄弱的部分,为提高其寿命,介绍了一种基于圆锥曲线组合的凸轮波发生器的设计。组合曲线凸轮波发生器轮廓由抛物线、连接圆弧和偏心圆弧组合而成;将抛物线与连接圆弧、连接圆弧与偏心圆弧平滑过渡作为约束条件,通过正交实验确定组合曲线凸轮波发生器各段曲线参数,分析了各参数对柔轮最大等效应力的影响程度;利用有限元软件,分别对标准椭圆凸轮和组合曲线式凸轮作用下的柔轮进行了瞬态动力学分析,并基于分析结果,利用nCode-Designlife软件,对柔轮的疲劳寿命进行了研究。结果表明,组合曲线凸轮波发生器作用下的柔轮最大等效应力比标准椭圆凸轮波发生器作用下的低;组合曲线凸轮波发生器作用下的柔轮啮合区的齿圈前后端应力明显降低,应力分布更加均匀,疲劳寿命也有所提高。     

超磁致伸缩材料ΔE效应理论建模与试验研究

为研究超磁致伸缩材料的ΔE效应,采用Jiles-Atherton模型和磁弹性效应相结合的方法,提出了一种考虑动态应力影响及系数变化的磁化模型。分别对磁场和应力作用下超磁致伸缩材料的磁场-磁化关系和应力-磁化关系进行建模,并根据胡克定律以及二次畴转模型计算出材料在应力和磁场综合作用下的总应变,得到不同外加磁场下材料的应变-应力环。通过对应变-应力曲线斜率的计算,得到超磁致伸缩材料在不同外加磁场下,弹性模量随应力变化规律。搭建了应力测试装置,对不同磁场作用下Terfenol-D的磁化-应力响应和应变-应力响应测试,试验结果与模型计算结果基本一致,结果表明,ΔE效应是磁场能量和应力各向异性平衡的结果,Terfenol-D最大弹性模量变化达到513%。研究成果为新型机电系统变刚度设计提供了理论基础和调控手段。