折臂式随车起重机动臂轻量化设计

动臂是折臂式随车起重机的重要部件,其设计质量直接影响整机的工作可靠性。为实现动臂轻量化设计,提出了基于有限元技术与拓扑优化方法相结合的折臂式随车起重机动臂快速设计方法。通过该设计方法最终得到优化后的动臂拓扑结构及应力分布。结果显示:优化后的最大应力符合设计要求,而质量较优化前降低15.1%,验证了该方法的实用性和有效性,同时表明了该轻量化设计方法在机械产品设计中具有很好的使用价值。     

基于响应面法的挖掘机三油缸结构动臂轻量化设计

考虑到三油缸结构动臂的结构特殊性,以及传统经验方法在结构设计上的保守性因素,提出了基于响应面法的变厚度轻量化设计方法,并搭建了基于多学科优化软件Isight、有限元软件Nastran以及利用Python语言二次开发的集成优化环境。基于板壳理论与测试数据建立了三油缸结构动臂危险工况的有限元参数化模型,并以其主要板厚尺寸为初始设计变量,以结构强度、刚度及重量为模型响应,结合最优拉丁超立方设计法对初始变量进行了灵敏度分析,使用筛选后的设计变量拟合响应面模型(RSM);以结构强度和刚度为约束条件,动臂质量最小为目标函数,采用多岛遗传算法对响应面模型进行优化。结果表明,在保证结构性能的前提下,该方法轻量化设计后的动臂减重14.7%,优化效率较有限元模型提高84%左右,优化效果显著且大幅度缩短了设计周期。     

基于拓扑与尺寸优化的某型飞机起落架扭力臂轻量化设计

为提高某型飞机的性能,实现起落架轻量化的设计目的,对起落架扭力臂强度进行分析和结构优化,利用SolidWorks软件完成扭力臂组件的三维建模,基于ANSYS Workbench对扭力臂进行应力应变分析,采用拓扑优化方法获得新的材料分布,通过Matlab对重构模型的7个显著参数进行响应面建模,并用遗传算法获得其最优的结构尺寸.结果 表明,该方法切实可行,为扭力臂轻量化设计提供了新的思路.     

基于代理模型的机械式挖掘机动臂轻量化设计

动臂是机械式挖掘机工作装置的重要组成部分,如何减轻动臂质量是挖掘机结构设计中最为关注的问题。动臂结构复杂,利用传统的高精度仿真模型进行仿真优化需要耗费大量的时间和精力。我们以太原重工WK-55型机械式挖掘机动臂为研究对象,利用三维建模软件SolidWorks和有限元分析软件ANSYS建立动臂参数化模型,对其进行静力学分析。选取动臂上翼板、腹板和下翼板厚度作为轻量化的优化设计变量,利用代理模型技术对结构进行优化。结果表明,在动臂结构满足刚度、强度要求的情况下,质量减小了3.5%。证明代理模型优化方法对动臂轻量化设计具有一定指导意义。     

基于拓扑优化的装载机工作装置结构轻量化设计

基于拓扑优化对装载机工作装置结构进行轻量化设计,建立装载机工作装置的有限元模型,在五种工况下对工作装置进行有限元分析,得到应力云图,显示动臂的应力裕量较大。通过HyperWorks软件Optistruct模块建立动臂参数化模型,以质量最轻为目标函数,以动臂两侧板各单元相对密度为设计变量,以结构强度和刚度为约束条件,进行轻量化设计。结果表明,在满足结构强度和刚度的条件下,动臂的质量减轻19.25%。对优化前后的动臂实体模型进行模态分析,确认前六阶频率和振型变化不大,动臂的动态性能稳定可靠。     

基于拓扑理论的连接法兰结构优化设计

基于OptiStruct拓扑优化的理论和方法,建立了某机动平台的重要传动构件连接法兰结构简化后的拓扑优化有限元模型,得到了扭矩作用下的法兰最优材料分布结构形式,并对优化前后的法兰进行了静强度计算和对比分析。研究结果表明,优化后的法兰结构质量较优化前减轻了近20%,且结构强度满足设计要求;同时,验证了法兰拓扑优化数学模型的正确性以及将拓扑优化引入法兰结构设计这一思想的可行性,为法兰以及机动平台的轻量化设计提供了可行性参考。     

动臂塔式起重机整体结构优化设计的研究

通过对动臂塔式起重机塔身和起重臂的主要结构参数进行灵敏度分析,确定了优化设计变量,建立了以提高动臂塔式起重机固有频率为优化目标的结构动态优化数学模型,优化结果表明,增大塔身截面边长和减小塔身横腹杆与起重臂参数不仅有效的提高了动臂塔机动刚性,并可降低结构总质量。     

工程起重机

正轮式起重机GJ20172071折臂式随车起重机动臂轻量化设计[刊,中]/赵云亮…//起重运输机械.-2016,(12).-27~30动臂是折臂式随车起重机的重要部件,其设计质量直接影响整机的工作可靠性。为实现动臂轻量化设计,提出了基于有限元技术与拓扑优化方法相结合的折臂式随车起重机动臂快速设计方法。通过该设计方法最终得到优化     

基于ANSYS的装载机立式动臂的有限元分析及优化设计

依据装载机的作业特点,对立式动臂在铲掘位置进行静力学有限元分析,计算出动臂的应力分布云图,并在有限元分析结果的基础上提出动臂结构的改进方案。优化后的仿真结果表明,在保证动臂满足工作性能要求的前提下,经优化设计后的动臂受力情况和结构形状得到了合理的改善。该基于ANSYS的有限元分析和优化设计方法提高了设计速度和设计质量,降低了生产成本。     

基于自适应近似模型的液压挖掘机轻量化设计

为解决挖掘机工作装置传统设计保守，导致大量能源资源消耗以及严重的环境排放问题，提出一种基于自适应近似模型的结构轻量化设计方法。计算结构设计参数对质量、变形和应力的综合贡献度，筛选作用显著的参数作为设计变量。构建近似模型资源池，根据最大的决定系数自适应构建近似模型的响应面。在此基础上建立以最小质量为目标，应力与变形为约束的优化模型，结合遗传算法开展结构轻量化设计。结果表明所提方法实现某型号液压挖掘机动臂减重9.38%,并通过仿真验证应力和变形满足动臂的设计要求。     

整车下线灯光检测装备的轻量化设计与结构优化

为节约整车下线灯光检测装备的制造材料，降低生产及运输成本，根据零部件模块化、标准化及重用性要求，对其内部桁架结构进行轻量化设计，建立了三维数字模型；对桁架结构的强度和刚度进行分析与校核，得到应力与应变云图；将应力和应变作为约束条件，通过响应面分析，以多元二次回归方程模拟输入参数和输出参数间的函数关系，采用目标驱动优化分析法对桁架梁型材的截面尺寸进行优化，得到最优尺寸；以改进后桁架的重力为预应力，对立柱进行特征值屈曲分析，并进一步进行轻量化设计，总体减重率达到30%。通过静力学分析，验证了其结构的稳定性。在保证结构稳定性的前提下，实现了对检测装备的轻量化设计。     

装载机动臂受均载和偏载时的有限元分析

建立了与实际动臂相吻合的简化模型,在典型载荷工况下,通过ANSYS软件对动臂进行静态结构分析,得到动臂的应力、变形分布。分析的结果可以作为装载机动臂设计时结构优化的依据。     

折臂式随车起重机转台的拓扑优化设计

为了使折臂式随车起重机转台在最大应力不超过材料许用应力的前提下实现轻量化设计的目的,通过ADAMS软件仿真确定其极限工况,对转台进行静力学分析及拓扑优化。通过拓扑优化得到了理想的材料分布。基于优化结果调整转台结构,并对改进后的转台进行静力学分析。结果表明,优化后的转台能够满足实际的使用需求。同时,转台质量降低了12%,证明了优化设计的有效性和可行性,并为折臂式随车起重机的相关设计提供了一定的借鉴。     

沙滩清洁车举升机构性能研究

目前国内外的沙滩清洁车垃圾举升机构多采用自卸式,并使用连杆机构便可以实现举升作业,连杆机构具有多种运动形式,它可以实现往复摆动、连续转动与往复移动之间的相互转换。为了实现举升机构轻量化,对通过模态分析的沙滩清洁车举升臂进行结构优化设计。首先,利用CREO实现了沙滩清洁车的举升机构三维实体建模;然后将其导入到Workbench建立有限元模型进行模态分析;最后运用Optistruct对举升臂进行静力学结构分析。基于以上模态和静力学的分析结果对举升臂做进一步的拓扑优化。优化结果表明改进后的举升臂在保证刚强度的前提下质量由17kg减为13.77kg,减轻了19%,达到轻量化目标。     

基于响应面法的液压机械臂结构优化

为了减轻液压机械臂的自重，降低动力系统能耗，提高控制响应速度，文中采用基于响应面法的结构优化设计方法对某型机械臂进行轻量化设计研究。首先，选取机械臂板材厚度为待优化参数并使用拉丁超立方法进行试验设计抽样；其次，采用多项式拟合方法建立板材厚度和主臂最大米塞斯应力之间的响应面，代替有限元模型提高计算效率；最后，以主臂米塞斯应力为约束边界，以主臂轻量化为优化目标，采用蒙特卡洛法求解优化问题，得到最佳板材厚度。将优化后的参数输入到有限元模型中，验证优化结果的正确性。优化后，主臂总质量降低28%，达到了轻量化设计的目标。也为类似结构的优化设计，提供了良好工程案例。     

汽车悬架控制臂多目标拓扑优化设计

为了实现悬架控制臂的轻量化,利用动力学分析软件对控制臂三种典型工况进行模拟路试,提取关键硬点的载荷作为边界条件,采用折衷规划法建立综合目标函数,运用灰色关联分析法分配各工况权重系数,对悬架控制臂进行拓扑优化;根据拓扑优化的结果对控制臂进行二次设计.分析结果表明,改进后的控制臂的刚度和强度性能均能满足要求,控制臂减重16.5％,实现了轻量化的目的.     

汽车悬架控制臂多目标拓扑优化设计

为了实现悬架控制臂的轻量化,利用动力学分析软件对控制臂三种典型工况进行模拟路试,提取关键硬点的载荷作为边界条件,采用折衷规划法建立综合目标函数,运用灰色关联分析法分配各工况权重系数,对悬架控制臂进行拓扑优化;根据拓扑优化的结果对控制臂进行二次设计.分析结果表明,改进后的控制臂的刚度和强度性能均能满足要求,控制臂减重16.5％,实现了轻量化的目的.     

主从机械手手爪设计与优化

根据核电站使用机械手高可靠性要求,提出了手爪连杆机构设计方案。该方案采用钢丝绳拉动四边形连杆机构实现抓举动作。针对该方案,提出以机构的最优力传递性能作为目标,通过Matlab计算确定连杆最优尺寸。按照功能性和轻量化要求,完成整个手爪的结构设计。经过Workbench对机构强度进行有限元分析,运用子模型分析法得到精确的最大应力值,结果为该值超过了材料的许用应力,对外臂尺寸进一步尺寸优化。运用响应曲线法得到优化参数与优化目标之间的关系,据此得到最优参数。经过优化后的手爪满足了设计要求。通过这种设计方法设计出一种尺寸合理,结构可靠的机械手爪,并缩短了设计周期。     

基于遗传算法的轮式挖掘机折叠动臂轻量化设计

以某型轮式挖掘机折叠动臂工作装置为研究对象,针对其工作要求和工况特点对动臂结构进行分析,以质量最小为目标函数,依据强度、刚度等性能要求构建优化数学模型。考虑约束非线性规划问题的特点,采用遗传算法进行参数优化,以所得参数建模导入ANSYS软件进行应力分析。所得结果表明,此方法能有效的减轻前动臂质量,达到轻量化设计的预期目标。     

八连杆轮式装载机动臂的结构分析与设计改进

对八连杆装载机动臂的结构特点与承载特点进行了全面分析,总结出装载机八连杆动臂在作业过程中遇到的铲入正载、铲入偏载、掘起正载、掘起偏载四种工况及各工况下承受的载荷特点。然后利用先进的CAE分析软件ANSYS软件,建立了动臂的有限元计算模型,并计算出各工况下动臂的应力分布云图。经过对动臂四种工况的有限元分析结果研究,分析出了导致动臂变形反馈的根本原因,并就此提出了动臂结构的改进方案。校核改进后动臂的强度,比改进前提高了27%,从而改善了动臂性能,同时此种思路也为以后的设计提供了参考。