喷浆台车机械臂的静动态特性分析及拓扑优化

针对国内喷浆台车需求量日益增长而其机械臂动静态性能不良的问题,对喷浆台车机械臂建立了有限元模型,对其进行了模态分析。为改善喷浆台车机械臂的静动态性能,以柔度最小作为优化目标,以油缸连接板质量体积分数和机械臂所受应力作为约束条件,对原机械臂进行了拓扑优化,并根据拓扑优化的结果对原喷浆台车机械臂进行了重新设计。优化结果表明,优化后的新机械臂质量减少了37 kg,减少了约8%的质量;第一阶弹性模态固有频率由81.23 Hz提高到89.09 Hz,最大应力在规定工况下降低9%。由上述结果可看出,喷浆台车机械臂大臂结构综合静动态性能得到了较大的提升改善。     

基于加权欧式距离法剥线机刀架多目标拓扑优化设计

基于加权欧式距离法将护套线剥线机主传动机构刀架进行多目标拓扑优化设计,建立了静态多刚度拓扑优化数学模型、模态固有频率拓扑优化数学模型和刀架多目标拓扑优化数学模型,通过有限元法对主传动机构刀架进行了优化改进,改进后其质量减少了约14.3%,提高了一阶固有频率和刀架静刚度,优化效果明显.     

装载机卸载工况动臂油缸回缩现象分析

针对装载机在最高位置卸载工况下动臂油缸的回缩现象进行了机理分析,提出一种基于ADAMS优化举升机构倍力系数从而解决动臂油缸回缩的方法。搭建了工作机构运动学ADAMS仿真模型及工作液压系统AMEsim仿真模型,并通过实验验证了仿真模型的正确性。构建目标函数及约束函数后,通过ADAMS寻优得到新的的工作机构铰点坐标。仿真优化结果表明,在满足装载机其他工作性能的前提下,卸载工况举升倍力系数提高了30.8%,动臂油缸回缩量减小了89.3%,为今后工作机构的设计提供了理论基础。     

汽车变速箱壳体结构拓扑优化设计

将基于变密度法的拓扑优化技术引入到汽车变速箱壳体结构设计中,同时在优化过程中考虑了制造工艺的约束。首先通过对变速箱壳体分别进行静态和动态拓扑优化来提高变速箱壳体结构的强度、刚度、固有频率以及控制结构重量。然后根据拓扑优化结果并综合考虑其制造工艺等要求,对变速箱壳体进行详细的结构设计。最后对变速箱壳体最终设计模型进行应力分析和模态分析,结果表明:该变速箱设计方案不仅在各工况下的应力水平低于材料屈服极限,而且一阶模态避开了动力总成系统共振敏感区。     

纯电动汽车动力电池箱多目标形貌优化设计

针对目前电动汽车动力电池箱结构设计研究的现状,本文以电动汽车动力电池箱为研究对象,对纯电动汽车动力电池箱结构进行多目标形貌优化设计,实现电池箱的轻量化设计。通过建立电池箱有限元模型,基于形貌优化设计原理,构建静态多工况刚度和动态频率特征值的多目标协同优化数学模型,对某动力电池箱上下箱体结构进行轻量化设计,以加强筋的形状参数为设计变量,依据形貌优化结果与加工工艺要求,对动力电池箱结构进行详细设计,并对电池箱进行静动力学性能对比验证。验证结果表明,优化后动力电池箱的一阶固有频率提升到30Hz以上,典型行驶工况下静态应力有一定程度的降低,并实现了结构轻量化设计。该结构设计可行有效,具有一定的实际应用价值。     

电动物流车车厢结构设计仿真分析

在某型号电动物流运输车设计中,以铝合金轻质材料取代钢材用于车厢骨架结构。根据汽车结构和行驶环境,建立满载、弯扭、加速、转弯、紧急制动共5种典型工况的边界条件,进行静态性能仿真和基本振动特性模态分析。在确定危险工况的基础上,利用尺寸优化实现车厢的轻量化设计,达到车厢减重12%的轻量化设计目标。进一步采用拓扑优化的方法改变车厢底骨架布置结构,获得了一种新型的满足刚度、轻量化要求的骨架结构分布方式。     

基于折衷规划的汽车悬架摆臂多目标拓扑优化设计

基于SIMP变密度法和带权重的折衷规划法相结合的多目标拓扑优化设计方法,以汽车极限行驶多工况下的刚度和固有频率为目标函数,并将多刚度拓扑优化目标函数采用折衷规划定义、固有频率采用平均频率法,对某客车悬架的摆臂结构进行多目标拓扑优化设计,得到同时满足静态刚度和动态频率要求的汽车悬架摆臂的拓扑优化结构,并采用惯性释放方法对悬架摆臂进行载荷和应力分析验证。     

基于动态柔度极小目标的光电跟踪设备拓扑优化方法研究

特定频带激励下结构动态刚度的提升对于高精度光学设备的测量精度有着重要的意义。传统的静刚度极大和谐振频率拓扑优化方法无法胜任设备在工况下的结构优化工作。本文在单频谐激励动态柔度极小优化的基础上,提出了静载柔度与频带激励下多目标加权动态柔度最小化结构拓扑优化模型。利用此方法对光电跟踪设备的找准架模型进行动态柔度极小拓扑最优设计。在综合考虑伺服动载及静载荷等工况下,利用此方法进行拓扑优化设计的结果使得结构在特定点的响应幅值量级减小,共振频率远离伺服频段。此方法也可间接进行多个特征值极大化设计。     

摇臂探测车悬架多工况拓扑结构优化设计

为减轻探测车的悬架重量,保证足够大的刚度,基于变密度法对摇臂悬架进行了结构拓扑优化设计.对摇臂和摆杆的载荷工况和边界条件进行了简化,选取3种极限受载情况进行了准静力学分析,确定了优化时的各工况载荷.以最小柔度为目标函数,体积分数为约束条件,利用Hyperworks软件分别对摇臂和摆杆进行了多工况结构拓扑优化设计.依据体积分数为0.2的最优拓扑结构,并考虑探测车的几何通过性及悬架的工艺性要求,进行了摇臂和摆杆的结构设计.用MSC.Nastran软件对设计结果进行了有限元分析.结果表明,刚度和强度均满足设计要求,证明了悬架结构设计的合理性.     

基于合理布置的三支臂弧门主框架优化设计

为了获得三支臂表孔弧门主框架的全局最优尺寸,提出一种基于合理结构布置的三支臂表孔弧门主框架优化设计方法.以三支臂表孔弧门的主纵梁在支承处横截面的转角为零为布置原则,通过力学分析得到弧门主框架合理的布置形式;在此基础上,以框架重量最小为目标,并考虑强度、刚度、稳定性等约束条件,建立弧门主框架的优化模型;应用序列二次规划(SQP)算法对优化模型进行求解.结果表明：考虑弧门主框架合理结构布置的优化设计可有效减轻弧门主框架自重,并能改善框架内力分布,从而取得比以往仅考虑尺寸优化更加合理的弧门结构形式,提高经济效益,可为三支臂表孔弧门的设计提供参考.     

Robust Topology Optimization of Vehicle Suspension Control Arm

A robust topology optimization design framework is developed to solve lightweight structural design problems under uncertain conditions. To enhance the calculation accuracy and flexibility of the statistical moments of robust analysis, number theory integral method is applied to sample point selection and weight assignment. Both the structure topology optimization and number theory integral methods are combined to form a new robust topology optimization method. A suspension control arm problem is provided as a demonstration of robust topology optimization methods under loading uncertainties. Based on the results of deterministic and robust topology optimization, it is demonstrated that the proposed robust topology optimization method can produce a more robust design than that obtained by deterministic topology optimization. It is also found that this new approach is easy to apply in the existing commercial topology optimization software and thus feasible in practical engineering problems.     

微/纳米定位平台的桥式机构静、动态优化设计

为了解决桥式机构静态性能与动态性能相互制约问题,应用伪刚体模型法,建立桥式机构的静、动力学模型,分析表明:柔性板簧厚度越小、长度越长,桥式机构的静态性能越好,但动态性能就越差;动态性能主要受柔性板簧厚度影响,板簧长度对其影响不大.为了优化桥式机构的静、动态性能,建立该机构总性能的优化模型,并对柔性板簧厚度、长度等几何特征参数进行了优化设计.应用ANSYS,对优化前、后的机构进行了仿真分析,并对机构的静、动态性能进行了试验,结果表明:优化后机构的稳态时间减小为0.032s,比优化前ANSYS仿真缩短了80%,微位移输出减小了40.2%,优化后机构总性能达340.75mm·Hz,比优化前ANSYS仿真提高了74.53%.     

重型数控铣镗机床方滑枕有限元分析与优化

方滑枕的静动态特性直接影响整个机床的精度、加工性能和产品质量。本文运用三维软件建立了重型数控落地铣镗机床方滑枕、铣轴和镗轴的三维模型。根据机床的实际工作情况对方滑枕的受力和边界约束条件等进行了分析计算。通过分析得知其结构特性满足加工的条件要求,但其强度安全系数较大,结构比较臃肿,具有一定的优化空间。故将有限元方法和优化技术相结合,对其结构进行了以减重为目标以静态参数为约束的优化设计。     

基于连续体拓扑优化的大型基座轻量化设计

拓扑优化设计能在给定约束和边界条件下,获得最优的材料布局。研究了连续体结构拓扑优化在大型基座轻量化设计中的应用。介绍了连续体拓扑优化原理,建立了拓扑优化的数学模型;对某大型经纬仪的基座进行连续体拓扑优化设计,获得基座的最优材料分布结果;以拓扑优化结果呈现的材料分布特征为依据,用空心方钢管构建桁架结构基座,完成轻量化基座的设计;对设计结果进行有限元分析,结果表明,轻量化基座与传统铸造结构基座相比,在保证静力载荷变形不变的情况下,可减重357.4kg,轻量化率为27.8%。     

探究复合材料发动机罩的行人保护作用

为有效达成复合材料发动机罩行人保护的作用,需在发动机罩结构设计及优化的基础上,进行静态和动态性能的仿真分析,即在达到发动机罩静态性能指标的前提下,尚且要满足动态行人保护头部碰撞的要求.由于动静态的性能要求难以同时达到,则需要不断地进行结构设计和仿真计算,最终形成符合静力学和动力学性能要求的设计方案,从而有效实现发动机罩部件的轻量化并提高整车的动力性能.     

重载机器人横梁结构静动态特性分析与优化

为了探究并改善重载桁架机器人横梁结构在承受极限负载压力下的静动态特性,利用有限元方法分析该结构的静动态特性并进行结构优化. 静态分析结果表明,横梁结构在承受极限负载17 800 N的压力下,横梁结构在Y方向上的最大变形量为0.470 mm. 动态分析结果表明,横梁结构的前6阶固有频率为47~134 Hz. 谐响应分析结果显示了前3阶固有频率对结构的影响. 优化结果表明,在中心复合设计(CCD)与最佳填充空间设计(OSF)2种不同实验设计方法下,OSF实验设计方法具有更好的优化效果. OSF实验设计优化后,横梁结构的质量降低了1.47%,总变形量降低了18.41%,频率降低了13.48%.     

机器人手臂结构的力学特性分析及其优化

本研究采用高精度的数学分析方法,对机器人手臂进行动、静特性分析。在此基础上建立机器人手臂优化设计的目标函数。并采取迭代重分析次数最少、搜索最快、效率最高的优化方法,对机器人手臂进行最优设计。通过对典型手臂的设计计算,验证了该方法的正确性和实用性。其设计结果既提高了机器人手臂的刚度,又减轻了重量,达到了预期目的。     

超越离合器综合性能试验台动态性能分析与优化

面对实际使用过程中由于电机转速大造成试验台运行过程中振动冲击过大的现象,研究通过模态分析的方法对超越离合器综合性能试验台的动态性能进行相关研究,并在其基础上对相关重要部件进行优化.首先将pro-e中所建立的超越离合器综合性能试验台的模型导入workbench软件中,对其进行模态与应力分析,发现试验台两侧的侧座是最易破坏的部位,然后对两侧的侧座进行相应的拓扑优化,并对优化后的效果进行相应验证,结果显示改进后侧座前4阶固有频率平均提高7.77％,表明该结构优化方法是有效可行的.