激光跟踪仪精密跟踪转台轴系优化设计

精密跟踪转台是高精度飞秒激光跟踪仪的关键单元,其精度直接影响激光跟踪测量系统的总体精度,而跟踪转台的精度主要由轴系精度决定,因此跟踪转台的轴系结构设计以及对其轴系进行性能分析非常重要。文中首先对精密跟踪转台进行结构设计与建模,利用SAMCEF of rotor软件对二维转台2个轴系进行了仿真分析。根据激光跟踪仪性能要求与仿真结果对轴系结构进行分析与优化。最后通过搭建的二维转台验证了所设计轴系的可行性,能够满足激光跟踪仪跟踪转台高精度、高灵敏度和低跳动的要求。     

基于Solid Works Simulation动平台激光通信用稳瞄转台O型架的有限元分析及优化

动平台激光通信用稳瞄转台是激光通信的运动执行机构,其中O型架是转台连接光学基台的关键结构,合理化的结构设计和应力分布是保证激光通信功能的稳定的重要因素。使用Solid Works对O型架进行三维建模,并通过Solid Works Simulation对其进行有限元分析,得到O型架的应力分布和位移量,在此基础上,通过优化算例进行优化设计,从而达到优化结构、提高激光通信稳定性的目的。     

基于牛顿反射式红外系统的二维转台的结构设计与有限元分析

针对轻武器红外光学瞄具稳定性检测的需求,设计了一种基于牛顿反射式红外系统进行工作的电动二维精密转台。利用CATIA建立了电动二维精密转台的三维模型,该二维精密转台采用小型二维U形转台结构形式,采用直流力矩伺服电机直接驱动和24位绝对式轴角编码器进行角度测量。通过有限元分析软件PATRAN对转台的关键部件进行热力学分析与模态分析,获取转台的应力分布云图。云图结果表明,其设计方案可行,结构合理。     

光电二维转台在瞄具装表量检测中的应用及其支撑框架优化设计

介绍了一种精密光电二维转台在红外瞄具装表量检测系统中的应用实例,阐述了该测量方法的原理,提供了一种高精度全自动光电二维转台的设计方案。由于支撑框架是光电二维转台主要承受载荷的部件,其强度和刚度将直接影响着二维转台的调整精度与稳定性,所以采用基于变密度法的拓扑优化技术对该支撑框架进行结构优化,优化后的框架结构质量减轻20%,重力载荷下左右轴系质心位移小于0.01mm。实验结果表明所设计的光电二维转台读数误差均小于0.05mil,重复定位误差小于0.01mil,满足了调整精度高稳定性优良的设计要求。     

基于midas NFX的转台铰接架结构设计

通过有限元软件midas NFX对轮履复合式救援机的转台铰接架结构进行强度分析，基于三种不同的设计方案，分析计算得出三种不同转台结构的应力特性，选择出能够符合材料应力屈服强度的最优结构形式，为轮履复合式救援机转台铰接架结构的设计优化提供了重要的理论依据。     

基于有限元的发电机U型架结构动力特性分析

针对某机型发电机U型架结构,运用有限元分析软件ANSYS,对发电机U型架及连接部件进行精确的数值建模,然后利用ANSYS动力学分析的完全法对该结构在交变载荷作用下的动力特性进行数值模拟分析,并运用后处理对数值分析结果进行图形及曲线描述,最后对U型架及连接部件的力学性能进行评估.通过分析该结构的动力响应及力学性能,得出该结构容易失效或疲劳的部位,为U型架结构的改进设计和日常维护提供了有力依据.     

基于碳纤维框架天基目标探测二维跟踪转台结构优化

为满足某星载太阳辐照度光谱仪对太阳的跟踪指向技术要求,设计了一种二维转台系统.本文对该转台进行了结构的拓扑优化设计、有限元仿真及试验验证.首先,通过研究和比较现有的转台方案,确定以基本地平式作为转台的结构形式,选择性能优良的M55J碳纤维复合材料作为转台结构的主要材料,配合TC4镶嵌件来连接部件.根据拓扑优化结果和工程...     

基于灵敏度分析的导管架海洋平台模型修正技术研究

从室内导管架平台模型静力应变对物理参数变化的灵敏度出发,以导管架结构的材料和几何尺寸为修正参数,探讨了导管架结构的有限元模型修正问题。确定优化模型的目标函数及约束变量,利用一阶优化算法对修正参数进行优化,优化迭代后最小误差1.35%。     

基于空间网格的三维激光球杆仪系统误差标定

三维激光球杆仪是一种空间坐标测量设备,由二维转台和径向伸缩机构组成。伸缩机构的末端固定有一个由测量目标磁吸并带动设备运动的标准球。伸缩机构的位移由光栅尺测量,二维转台的旋转角度由圆光栅测量,测量系统测得的坐标经坐标转换后可以得出被测目标的坐标。分析了系统的主要误差来源,采用多体系统误差建模方法建立了误差模型。最后基于几何误差模型非线性优化对设备的单项误差进行标定。经过误差补偿后,设备在测量范围内测量空间点的位置误差可以达到0.06 mm以内。     

基于参数化的飞机装配型架有限元分析方法

装配型架的刚度对飞机装配品质具有重要影响.在深入分析型架结构的基础上,结合型架结构离散化原则和力系约束以及边界条件的简化,将参数化设计技术与型架分析相结合,提出了一种参数化的型架有限元分析方法.利用有限元软件MSC.Patran提供的PCL语言,将参数化设计与有限元分析相结合,自动生成分析模型并完成型架有限元结构分析,大大提高了型架分析的效率.     

微小型空间相机碳纤维整体式主框架轻量化设计

针对某微小型离轴空间相机结构紧凑、质量轻的设计要求,设计了一个高度轻量化的整体式碳纤维主框架。首先,根据空间相机具体功能的设计指标和光学系统,确定主框架的材料和结构形式,设计出碳纤维整体式主框架的基本构型。接着对铺层厚度参数化优化,并考虑碳纤维复合材料的制造约束,确定了主框架碳纤维铺层的厚度、比例。将参数化优化的结果进行离散化,进行碳纤维铺层顺序的优化,确定了最佳的堆叠次序,完成了碳纤维的铺层优化设计,实现了主框架的轻量化设计,解决了复杂碳纤维零件优化的问题。然后对设计完的碳纤维主框架结构代入整机有限元模型中,进行有限元仿真分析,验证主框架的性能指标。最后,将整机装配完成进行动力学试验,并与有限元分析结果进行对比验证。经过优化,碳纤维主框架的质量为4.5 kg,相机一阶频率为81 Hz,动力学试验得到的相机整机的一阶频率为78 Hz,仿真误差为3.7%,符合仿真结果,进一步说明了设计的合理性以及正确性。本文提出的空间相机碳纤维整体式主框架设计方法对微小型离轴三反式空间相机结构设计以及碳纤维零件的轻量化优化设计具有一定的借鉴意义。     

空间相机柔性减振支撑结构的优化设计

根据高分辨率空间相机性能要求,设计了一种倒圆角直梁复合组成的双脚架柔性减振支撑结构。首先,根据某卫星结构要求初步设计了相机底部支撑结构,建立了以随机响应为目标的优化设计模型。利用尺寸优化设计了双脚架结构支腿的柔性环节,得到柔性环节最小厚度为2.5mm。然后,对相机底部支撑结构进行了工程分析。分析结果表明,设计的支撑结构组件重量1.26kg,基频达到1 624Hz。最后,对空间相机底部支撑结构组件进行了随机振动试验,试验结果显示:与相机结构连接处的最大响应RMS值为21.4grms,随机响应最大相对放大率为0.93,满足空间相机支撑结构的减振要求。得到的结果验证了设计和分析的可靠性,对同类卫星相机底部支撑结构的设计具有一定的指导意义。     

大型空间离轴三反相机分体支撑结构设计

针对某1m分辨率、200 km幅宽的大尺度空间相机框架支撑结构轻质量、高刚度的设计要求,设计了一种轻型分体支撑结构.首先从大型空间离轴三反相机研制需求出发,综合比刚度、热稳定性及加工工艺等因素选择了性能良好的高体份SiCp/Al复合材料;然后以结构质量分数为约束条件,建立以基频为目标函数的拓扑优化数学模型,得到了拓扑结...     

空间相机主支撑结构拓扑优化设计

针对目前空间相机主支撑结构设计中难于同时保证重量轻且刚度高的问题,提出了采用拓扑优化方法对空间相机光学系统主支撑结构进行优化设计的方案,并采用有限元分析法对两种空间相机主支撑结构优化设计的结果进行了检验。对卡塞格林光学系统和TMA光学系统主支撑结构进行拓扑优化后做了比较,卡塞格林光学系统主支撑结构一阶固有频率从41 Hz提高到72 Hz,重量降低了15%;TMA光学系统主支撑结构在一阶固有频率不降低的情况下,重量降低了35% 。结果表明,采用拓扑优化设计方法缩短了设计周期,提高了空间相机主支撑结构的性能,有效降低了支撑结构重量,满足了系统设计要求。     

离轴空间遥感器主支撑结构设计

长焦距离轴三反(TMA)空间光学遥感器各光学元件的位置精度和动态稳定性与其主支撑结构相关,因此,本文研究了遥感器主支撑结构设计方案.对比分析了主支撑结构的常用形式,确定了桁架结构方案,并对其进行了材料选择和连接工艺分析.推导了三杆结构(桁架基本单元)的一阶频率解析式,并确定了其最佳形式.在初始设计的基础上,利用灵敏度分析和参数优化设计方法得到了一种24杆式主支撑结构.作为验证,对该支撑结构进行了静态翻转和动力学试验.试验结果表明,主支撑由竖直状态翻转到水平状态后,前端倾角变化小于10″,一阶固有频率为55 Hz,振动试验中支杆最大应力为135 MPa,满足各项设计指标要求.     

矿用自卸车车架结构多目标拓扑优化研究

为给矿用自卸车车架结构设计和优化提供参考,针对国产首台300t矿用自卸车工作环境极其复杂、行驶路况极为恶劣以及载重量大而导致车架结构容易破坏失效的情况,采用SIMP变密度法对其进行拓扑优化研究,以多工况下的刚度和一阶振动频率为目标,并利用折衷规划法定义的多刚度和高频率的多目标拓扑优化函数进行优化。依据优化结果设计了新的车架,并比较了经验设计下的车架和新车架的刚度和频率。研究结果表明：采用多目标拓扑优化方法指导设计的车架刚度和频率都有显著提高,改善了车架的使用性能,能使车架更好地在恶劣环境中使用。     

半挂汽车车架有限元模态分析及优化设计

车架是半挂汽车结构件中结构和载荷都很复杂的关键部件,为提高车架整体性能,对某型半挂汽车车架进行了有限元模态分析和基于频率、刚度和强度约束的优化设计,降低了车架结构自重,提高了车架的低阶频率,改善了动态性能,为车架的设计和改造提供了理论依据。     

一种小型三轴光电跟踪架设计

针对过顶机动目标的精密跟踪及光电精密跟踪与测量系统的机动性问题,在总结了现有光电精密跟踪与测量设备的优缺点的基础上,提出了一种小型三轴光电跟踪架结构,首先介绍了地平式跟踪架天顶盲区大小与俯仰轴最大倾斜角度间的关系;接着介绍了天顶区域的跟踪策略;最后介绍了俯仰轴倾斜跟踪时,下行光路的控制方法。研究结果表明,小型三轴光电跟踪架结构紧凑且可实现对目标的过顶跟踪,与能实现目标过顶跟踪的常用的三轴光电跟踪系统相比,结构的动态性能更好,也利于设备的机动运输。     

可见与红外双波段航空侦察相机光机设计

为满足高分辨率昼夜凌空侦察和中低空战术昼夜侦察需要设计灵巧型双波段航空侦察相机,该相机的研制为发展新型机载光电侦察设备提供技术储备。根据目标在不同光谱波段下的光学特征设计可见、红外双波段光学成像系统,全视场传递函数达0.5以上。基于SiC材料反射镜设计一种叶片式柔性支撑结构,该结构能够较好的保证反射镜的面形精度,仿真结果显示反射镜在重力载荷和热载荷叠加的情况下面形精度优于12 nm。针对目前航空相机主支撑结构难于同时保证质量小且刚度高的问题,采用NX/Narsrtan软件对相机主支撑结构进行优化设计,优化结果使相机框架结构一阶固有频率提高15 Hz,质量减小10%。通过环境试验、动态成像试验及分辨率检测试验验证设计结果的正确性。相机切实可行的光机设计有效地保证整个系统的性能指标都能满足设计要求。     

Structural scheme optimization design for the stationary platen of a precision plastic injection molding machine

The current development of precision plastic injection molding machines mainly focuses on how to save material and improve precision, but the two aims contradict each other. For a clamp unit, clamping precision improving depends on the design quality of the stationary platen. Compared with the parametric design of stationary platen, structural scheme design could obtain the optimization model with double objectives and multi-constraints. In this paper, a SE-160 precision plastic injection molding machine with 1600 kN clamping force is selected as the subject in the case study. During the motion of mold closing and opening, the stationary platen of SE-160 is subjected to a cyclic loading, which would cause the fatigue rupture of the tie bars in periodically long term operations. In order to reduce the deflection of the stationary platen, the FEA method is introduced to optimize the structure of the stationary platen. Firstly, an optimal topology model is established by variable density method. Then, structural topology optimizations of the stationary platen are done with the removable material from 50%, 60% to 70%. Secondly, the other two recommended optimization schemes are given and compared with the original structure. The result of performances comparison shows that the scheme II of the platen is the best one. By choosing the best alternative, the volume and the local maximal stress of the platen could be decreased, corresponding to cost-saving material and better mechanical properties. This paper proposes a structural optimization design scheme, which can save the material as well as improve the clamping precision of the precision plastic injection molding machine.