基于有限元的钢爪摩擦焊机床身结构设计及优化研究

针对钢爪摩擦焊机床身结构设计的合理性及静、动态性能较差的问题,在钢爪摩擦焊机满足焊接工艺要求的基本条件下,设计出了钢爪摩擦焊机床身。在对床身结构进行了有限元分析的基础上,以壁板及肋板厚度作为设计变量,以静态特性为目标参数,对壁厚、肋板厚度等设计参数进行了灵敏度分析,得到了各参数对静态特性的影响趋势,根据灵敏度分析结果对初步设计的床身各项设计参数进行了改进;最终得到了改进后的钢爪摩擦焊机床身,并对其进行了有限元分析。研究结果表明:优化后钢爪摩擦焊机床身的静、动态性能都有一定程度的改善,并且其质量也有所降低。     

基于多目标的刨切机床身结构优化设计

以某数控刨切机床身为研究对象,提出一种基于灵敏度分析与结构优化设计相结合,以床身质量、最大静变形和一阶固有频率为优化目标的床身优化设计方法。建立床身有限元模型,对其进行动静态特性分析,通过对床身主要设计参数进行拉丁超立方试验设计,在此基础上,对各设计参数进行灵敏度分析并建立响应面模型,确定影响床身质量和床身动静态特性的关键参数,运用多目标优化算法对床身进行优化求解,根据优化结果,得到最佳优化方案。结果表明:床身质量减少 5.82% ,最大静变形减小 6.71% ,一阶固有频率提高 6.11% ,该优化方法在提高床身动静态特性的基础上,减轻了床身质量,为床身优化设计提供理论参考。     

精密立式磨床天然大理石床身测试分析与优化设计

为了解决铸铁床身性能已接近材料极限的问题,文章针对某型号精密立式磨床天然大理石床身进行了研究。首先介绍了某型号精密立式磨床基本结构,采用有限元方法对天然大理石床身进行了模态仿真分析;然后进行了床身振动测试验证了仿真模型的正确性;最后基于ANSYS拓扑优化模块开展了天然大理石床身结构优化设计。结果表明：天然大理石床身总变形量、等效应力、质量分别降低了23.8%、15.07%、1.01%,证明了天然大理石作为磨床床身材料的可行性及其性能优越性。     

加工中心床身尺寸元结构方法的优化研究

针对某加工中心床身结构特点及性能要求,采用有限元理论中Block Lanczos法对其进行模态分析,经分析得出一阶模态振型为立柱侧的床身沿Y方向上下摆动;二阶模态振型为沿Z方向前后摆动;三阶模态振型为在XOZ平面内床身整体发生扭曲变形;四阶模态振型为在XOZ平面内床身整体发生扭曲变形。之后对加工中心床身尺寸元结构的优化进行了研究,在床身基本尺寸不变的前提下,以加工中心床身尺寸元结构的固有频率为优化目标,提出了加工中心床身结构的改进方案,并最终通过分析确定了加工中心床身相应元结构的最优方案,即在加工中心床身结构质量减小的情况下,动态性能得到改善,此筋格的元结构尺寸优化是有效的。     

Z8016深孔钻床床身轻量化研究

以Z8016深孔钻床床身为研究对象,首先利用ANSYS有限元分析软件对原床身结构进行了模态分析,在保证低阶固有频率基本不变的基础上,以降低床身质量为目标对其结构进行了分析和改进,在此基础上,针对优选出的床身结构,以其筋板厚度、壁厚、筋板孔的直径作为设计变量,以一阶固有频率作为约束,采用ANSYS结构优化技术,对其进行了参数优化设计,并对新的床身机构进行了有限元分析。优化后的床身与原床身相比,在保证其具有良好动态刚性的同时,床身的整体质量减少了16.67%,减少材料消耗,降低了成本,实现了轻量化的目的。     

基于ANSYS的平面磨床床身结构的有限元分析

针对M7180型平面磨床床身建立有限元分析模型,对其进行静态和模态分析,床身结构的强度足够而刚度不足,可进行结构改进以提高其刚度;考虑温度对床身变形的影响,对床身进行了热-结构耦合分析,为控制床身的热变形和结构优化提供了依据.     

立式加工中心床身静态分析及优化设计

针对立式加工中心床身的静态特性对机床加工精度的影响,以T-V855立式加工中心的床身作为研究对象,采用有限元分析方法对床身进行静态特性分析,确定床身结构静刚度,发现床身位移变形量对机床加工精度有较大影响,对床身进行优化设计分析。对关键尺寸进行灵敏度分析,选取对结构影响最大的尺寸进行BP神经网络非线性拟合关系,通过遗传算法对床身进行多目标优化,依据优化结果重构模型,再次进行静态分析,对比优化前后结果,优化后床身总变形量减少11%,床身质量下降13%。该优化设计结果表明,这种优化方法可以提升机床结构件刚度以及机床加工稳定性,对机床性能改进具有指导意义。     

基于Creo Simulate的冰激凌灌装机床身有限元分析及优化

利用有限元分析软件Creo Simulate对某公司生产的系列冰激凌灌装机的床身进行模态;根据仿真分析结果,针对床身设计中的薄弱环节进行结构优化,对改进后的床身进行模态分析.结果表明,优化后床身的结构性能较原设计得到显著提高.     

大型数控螺纹磨床床身的模态分析与优化

采用三维设计软件SolidWorks建立某大型螺纹磨床床身的三维模型,并借助有限元软件ANSYS对其结构进行了模态分析,给出床身前三阶固有频率和相应振型,识别了该床身结构的薄弱环节,在此基础上,以床身结构固有频率和设计重量为优化目标,提出该床身结构五种改进方案,并通过对各种方案分析比较确定结构最优方案。优化后的床身与原型相比,重量降低7.84%,前三阶固有频率均有大幅提高,其中第一阶固有频率提高35.46%,实现了床身的动态优化,对大型机床床身的结构优化设计有着较大的借鉴意义。     

高速立式加工中心床身结构改进及不同工况下的分析

利用Workbench对立式加工中心的复合筋床身结构进行拓扑优化,根据优化结果,在原结构基础上增加了两个出砂孔,以及增大床身底部筋格的面积,高速立式加工中心是处于运动状态的,针对工作台处于三种不同的极限工况(左极限、居中、右极限),对改进后的床身结构进行静力分析,通过对分析结果进行比较可知改进后的床身结构在X、Y、Z这3个方向的变形量都减小,说明改进后的床身结构的静态性能得到提高,分析结果为同类床身结构的改进设计提供了参考和思路。     

某重卡橡胶悬架均衡梁球铰的改进研究

针对某重卡在行驶过程中出现的橡胶悬架均衡梁球铰轴向滑移脱出问题,对原橡胶悬架均衡梁球铰从结构上进行了改进,并将弹性材料由橡胶优化为聚氨酯。在台架试验台上,对改进前与改进后的均衡梁球铰垂向刚度和轴向刚度分别进行了试验,提取了改进前后均衡梁球铰的垂向刚度、轴向刚度试验值。同时结合ABAQUS有限元分析平台,建立了有限元分析模型,提出了利用非线性有限元法进行模拟分析的方法。通过模拟台架试验过程,对改进前、后的均衡梁球铰垂向刚度、轴向刚度有限元分析结果进行了评价。研究结果表明:将有限元分析结果与试验值进行了分析对比,两者最大差值为3.55%,有限元分析结果与试验值基本一致。改进后的均衡梁球铰在垂向刚度允许变化范围内,轴向刚度提升了约11.5倍。     

FAST 馈源舱星型框架的结构设计与力学分析

星型框架作为馈源舱的主体支撑装置,是整个馈源舱的基础。文中从FAST 馈源舱的设计需求出发,结合星型框架在馈源舱中主要作用,提出了星型框架的详细结构设计。在结构设计的基础上,基于APDL 语言实现了星型框架有限元模型的参数化建模,并针对其在全工作空间内的不同姿态采用有限元软件Ansys Workbench 进行了有限元分析,得到了星型框架在不同姿态下的刚度变形和应力结果,结果表明:星型框架的结构设计满足性能要求和安全性要求,为馈源舱项目的实施奠定了基础。     

基于变尺度混沌一遗传算法的门式启闭机小车架结构有限元优化设计

应用有限元方法对门式启闭机进行优化设计,在分析了优化设计方法和变尺度混沌一遗传算法的基础上,结合ANSYS的APDL语言对门式启闭机小车架进行结构优化设计,经过优化设计后的门式启闭机小车架不仅刚度、强度等满足力学性能要求,而且重量可减轻3％,提高了经济效益。     

基于ANSYS的定梁龙门机床横梁静力学特性分析及结构优化

横梁是龙门机床的主要承力部件,其结构和静、动态力学特性直接影响机床的加工精度。为分析其结构设计是否满足机床的精度要求,以及筋板结构和布局形式对其静态特性的影响,文中应用有限元分析方法,针对某型定梁龙门机床横梁进行静力学特性分析,计算了其最大静变形和最大静应力,分析了结构设计上的薄弱环节,然后对其内部筋板的结构和布局形式进行了优化设计和分析对比。结果表明,优化后横梁的静刚度提高了12.89%,最大静应力降低了18.01%,显著改善了横梁的静力学特性。     

一种弱刚度件加固装夹技术研究

介绍了一种弱刚度细长梁零件的加固装夹技术.首先,通过切削加工试验获取各向切削力;其次,以切削力作为输入,采用有限元仿真分析方法得到零件的变形情况,从而获得零件的加固点数量及位置;最后,设计了一种专用工装,利用石蜡及结构胶进行加固装夹,提高了零件刚度,减小了加工过程中的变形量.试验结果表明,加固装夹时零件变形量小于0.0...     

升船机承船厢结构有限元分析研究

为解决升船机承船厢设计制造中复杂结构刚度应力计算等问题,将完全薄壁空间结构有限元建模的方法应用到升船机承船厢的模型建立中,改进了传统采用板梁结构对承船厢进行有限元建模而导致计算不准确的不足,综合考虑了承船厢结构的复杂性,使计算结果更为精确。为对空间薄壁结构承船厢模型进行计算分析,应用hypermesh软件的前处理功能对其进行了模型建立及网格划分,并应用ANSYS软件对其进行了求解和后处理。在各极限工况下对承船厢进行了刚度、强度校核,进而指导了承船厢的设计制造。在上述计算结果的基础上,设计了承船厢变形的观测评价方法。研究结果表明,该方法对升船机的设计制造有很好的指导意义,对同类型的升船机承船厢的设计计算具有重要参考价值。     

某雷达机柜结构刚强度有限元分析

雷达机柜装在设备平台舱内,会受到过载、冲击、随机振动等环境条件的影响,需要考虑结构的刚强度是否满足要求.文中针对某雷达机柜结构,采用大型有限元仿真软件ABAQUS,对机柜结构在过载、冲击、随机振动等环境条件下的刚强度进行了仿真分析,并对结构中刚强度较弱的部位进行了优化设计.结果表明,改进后的结构刚强度满足设计要求.     

真空电子束焊机箱体有限元分析与结构优化

采用有限元法对某型号真空电子束焊机箱体高真空状态下最恶劣工况点进行了静力学分析,对比实测数据与仿真数据,指出了箱体的设计缺陷,改进了箱体结构,其受力与变形均得到了改善,有限元分析结果为真空电子束焊机箱体的结构设计与装备制造提供了理论依据与技术支持.     

侧面柱碰撞条件下轿车车门抗撞性优化设计

为提高车门的抗柱撞性能,将基于SIMP理论的拓扑优化方法引入车门防撞梁设计,得到最佳的防撞梁材料分布;选择合适的截面构造防撞梁,得到一种Y形防撞梁结构;结合响应面法和NSGA-Ⅱ多目标优化算法对防撞梁进行多目标优化。相比于初始设计,优化后防撞梁在保证车门刚度满足法规要求的前提下,刚性柱的撞击侵入量减少22.5%,车门抗柱撞性能明显提高。     

基于Hyper Works的某轻型卡车车架有限元分析及结构改进

为了检验某轻型卡车的车架是否满足设计要求,应用CAE分析方法对其进行有限元分析。首先应用Hyper Works软件,模拟了车架螺栓和焊点的连接,研究了钢板弹簧建模及载荷添加方式,为了尽可能的模拟汽车实际情况,建立了带有货箱、驾驶室、各支架以及前后悬架的较完整的整车有限元模型;然后采用有限元求解软件MSC.Nastran对模型进行了扭转刚度和不同工况下的强度分析。结果表明,第三和第六横梁连接板最大应力远远大于许用应力,不符合强度要求;最后,提出了对该车架第三和第六横梁连接板的改进建议,并通过改进前后的分析结果对比,进一步验证了结构改进的有效性。