基于柔性铰链结构的二维微动工作台研究

重点介绍了一种基于PZT驱动的双柔性平行四连杆结构二维微动工作台.推导了柔性铰链各尺寸对固有频率的影响公式,并用有限元参数化分析方法,找到对固有频率影响较大的参数.将有限元模态分析值和实验测试结果相比较,探讨影响微动工作台动态性能的综合因素,为微动台的设计提供理论和实验依据.     

基于复合直梁型柔性铰链的导轨直线度测量研究

刚度是影响柔性铰链机械性能的重要参数指标,建立复合型柔性铰链拉伸刚度模型,在不同参数、不同尺寸条件下计算其解析解,通过ANSYS Workbench对其进行静力学仿真,分析各个结构参数对其刚度的影响,同时得出该种复合柔性铰链在同等尺寸及力的作用下比传统双边平行铰链有较大的输出位移。在解析解与仿真结果误差较小的情况下,设计出一种参数最优化的复合柔性铰链并搭建了测量平台,对滚珠丝杆驱动的导轨进行了直线度误差测量,将其结果和激光干涉仪测量结果对比,验证了基于该柔性铰链搭建的测量平台满足直线度的测量需求。     

新型直圆椭圆复合型多轴柔性铰链的柔度计算及其性能分析

多轴柔性铰链应用于空间柔性机构。提出一种新型多轴柔性铰链——直圆椭圆复合型多轴柔性铰链,以卡氏第二定理为理论基础,推导直圆椭圆复合型多轴柔性铰链的柔度计算式。采用所得计算式对一组实例进行柔度计算,同时对其进行有限元分析。通过对比分析,二者误差在14%以内,验证了计算式的正确性。借助于推导的计算式,分析直圆椭圆复合型多轴柔性铰链的结构参数对其柔度的影响。定义相对柔度比,得出直圆椭圆复合型多轴柔性铰链的转动能力、对载荷的敏感性均优于直圆型多轴柔性铰链。综上,直圆椭圆复合型多轴柔性铰链的提出,为柔性铰链在空间柔性机构的工程应用提供了新的思路。     

精密定位平台柔性支撑杆屈曲分析

针对工程机械关键结构精密定位平台柔性支撑杆在结构设计上普遍存在屈曲失稳问题。首先基于瑞利-里兹能量变分法,建立计算精密定位平台柔性支撑杆屈曲临界载荷的数学模型并与有限元的Block Lanczos方法所求其前1阶屈曲载荷和屈曲模态进行对比,结果表明理论值与实验值偏差不大于0.26%,验证了基于瑞利-里兹能量变分法建模的准确性。最后对柔性支撑杆进行参数研究,发现长度比L/l与屈曲临界载荷呈反比例,直径比D/d小于1.5对屈曲临界载荷影响较大,倒角半径R与屈曲临界载荷正相关,为密定位平台柔性支撑杆的设计提供新的思路。     

基于正交试验与层次分析法的柔顺平行四杆机构稳健优化设计

为了提高柔顺平行四杆机构设计结构稳健性,建立了柔顺平行四杆机构的柔度运动模型,针对该模型提出了一种基于正交试验与层次分析法的综合权重计算方法,以柔顺平行四杆机构柔度稳健设计为响应目标,柔性梁和刚性梁的长度、柔性铰链宽度、机构厚度为设计变量,结果表明综合权重分析方法能够准确判断的影响因素主次顺序,确定最佳参数组合,实现了柔顺平行四杆机构稳健优化设计。     

柔性铰链设计与CAE验证

柔性铰链设计依赖于预期使用要求、塑料材料及注射加工过程,为此探讨了完全弹性、完全塑性、弹塑性柔性铰链几何设计的理论公式,分析了注射加工对柔性铰链弯曲寿命的影响。通过实际案例,采用模流分析软件预测了注射加工中不同模具设计对柔性铰链弯曲寿命的影响。     

基于灰色关联度的深切口椭圆柔性铰链稳健性优化设计

针对深切口椭圆柔性铰链设计结构参数存在不稳定的问题,建立了深切口椭圆柔性铰链的柔度运动模型,基于该模型提出了一种基于灰色关联度的稳健设计新方法。该方法是通过描述深切口椭圆柔性铰链柔度的一个关联度序列,分析铰链的柔度线性关系,利用灰色关联度评估铰链的柔度的关联程度,然后根据方差分析表中的方差波动百分比对每个因子的进行排序,得到一个关联度最大的稳健性因子水平组合。结果表明该方法可以为柔性铰链在可靠性稳健设计方面提供一种新的解决途径。     

基于正交实验法的柔性平行四杆机构类型与尺寸综合分析

柔性平行四杆机构被广泛应用于精密传动机构中,为了深入研究具有最优机构综合的柔性平行四杆机构,首先利用Solid Works对基于直梁型、正圆型和椭圆型3种柔顺铰链设计的柔性平行四杆机构进行建模,后利用ANSYS Workbench对3种柔性平行四杆机构进行了相关的比较分析,得出在同种变形情况下利用正圆型柔顺铰链设计的四杆机构具有最小的最大应力值。然后利用正交实验设计方法设计了一个三因素三水平的正交实验表,通过分析得出同种变形条件下基于正圆型柔顺铰链设计的平行四杆机构尺寸三因素的最佳组合设计,同时采用追加试验的方法验证了正交试验的可行性。接着利用SAS软件对正交试验表中的相关数据进行了多元线性回归分析,由此建立了最大应力值与三因素之间的数学模型,并利用该数学模型验算了最大应力值。最后,将ANSYS Workbench分析得到的最大应力值与SAS软件拟合模型通过计算得到的相关数值进行了误差分析,并通过计算得知两者间的平均误差不超过0.88%,从而验证了该模型具有较高的可靠性。采用的正交试验分析方法及SAS软件分析的思路对柔顺机构的设计及分析提供了一定的参考。     

基于正交试验法的冲压工艺优化及数值模拟研究

以某汽车仪表板支架为研究对象,采用正交试验对成形工艺最优参数组合进行分析及数值模拟研究,结果表明：采用正交试验进行工艺优化,可快速获得最优工艺参数组合,减少数值模拟次数,提升工艺设计效率,并推测出关键工艺参数对成形结果影响权重。     

立铣刀高速加工铝合金铣削力试验研究

采用多因素正交试验法进行铝合金铣削试验，测得了硬质合金立铣刀的铣削力。使用回归分析法获取了铣削力经验公式并验证其可靠性。与传统经验公式不同，切削速度独立成为一个因素。该公式确定了切削深度，切削宽度，切削速度，进给速度等切削参数对切削力的影响程度，并为设计刀具和选择切削用量提供了依据。     

GMM微泵柔性铰链输出薄膜的结构设计与优化

由于超磁致伸缩高频微泵的普通输出杆与泵腔内壁频繁摩擦产生的损耗,影响泵腔的密封性,从而导致油液泄漏。为解决这一问题,提出一种复合型柔性铰链薄膜取代普通输出杆,并对各种柔性铰链薄膜进行有限元建模及分析,由仿真结果和理论分析得出:该复合型柔性铰链薄膜转动能力强,回转精度高,结构尺寸小,运动灵敏度高,从而减小柔性铰链薄膜与泵腔内壁的摩擦,为以后GMM微泵的设计提供理论基础。     

基于聚类分析法和粒子群算法的柔顺定位平台优化设计

3-RRR柔顺并联微动平台多响应优化设计中存在各种因子影响和交互影响的情况,导致柔度不稳定。为解决此难题,将聚类分析法和响应曲面法相结合,提出一种优化该机构柔度稳健性的新的设计方法。通过建立微动平台多方向的铰链柔度运动模型,进行试验设计和聚类分析;引入响应曲面法构建响应曲面模型并且利用粒子群算法寻优求解;通过信噪比指标评判结果,得到满足约束条件的稳健优化设计方案。实例表明：引入的聚类分析方法可以为柔性铰链多目标稳健优化设计提供一种新的解决方法且效果良好。     

3自由度混合柔性铰链微定位平台的设计与分析

为了提高3自由度并联微定位平台的性能,研究了一种新型的混合柔性铰链微定位平台,它由正圆柔性铰链和直角柔性铰链组成。根据正圆柔性铰链和直角柔性铰链的不同特性,设计出了新型的混合柔性铰链微定位平台。先建立传统的3-RRR柔性铰链微定位平台和新型的混合柔性铰链微定位平台模型。再通过有限元分析软件,比较了新型混合柔性铰链微定位平台和传统的3-RRR柔性铰链微定位平台的柔度和灵敏性。结果表明,混合型柔性铰链微定位平台较传统的3-RRR柔性铰链微定位平台有更好的性能。     

中厚板瓢曲浪形的仿真分析与抑制措施研究

为了解决某3 450 mm生产线中厚板瓢曲浪形缺陷问题,本文应用ANSYS软件对中厚板各种浪形瓢曲缺陷进行了有限元仿真模拟计算,采用温度场对宽度方向上纵向延伸不一致的情况进行了模拟,获得了各种浪形屈曲模态,并与现场实际的板形瓢曲浪形进行了对比,两者符合较好;同时,获得了各种不同浪形的屈曲临界载荷条件和屈曲临界波长,并对中浪和边浪的主要影响因素进行了分析。在有限元仿真计算的基础上对现场的工艺措施进行了改进,调整了机组工作辊辊型和弯辊力使用策略,有效地减少了机组存在的中浪和边浪问题。     

一种基于柔性铰链微旋转平台设计与仿真

针对微/纳精密操作定位精度需求,采用压电驱动方法,设计一种基于柔性铰链的新型微旋转平台。设计一个直角柔性铰链一级放大机构对机构的输入位移进行放大;并对放大倍数和旋转角度进行了理论分析;比较该微旋转定位平台输出位移理论值和ANSYS有限元仿真值,理论值和仿真值基本吻合;对微旋转定位平台的柔性铰链应力变形进行了验证,在满足其输出位移情况下,材料的力学性能符合设计要求。     

液压挖掘机工作装置的动力学建模与分析

以液压挖掘机工作装置为研究对象,建立其运动学和动力学理论模型。采用多体机械系统仿真软件对工作装置进行运动学和动力学仿真分析,得到各杆件之间铰接点的位移与速度曲线,以及各杆件上各铰接点的受力变化曲线。通过分析铰接点的受力变化曲线,得出各铰接点的受力变化规律,为液压挖掘机工作装置的设计和研究提供理论依据,对提升挖掘机的工作效能和可靠性具有实际意义。     

Mitigation of welding induced buckling distortion using transient thermal tensioning

Abstract

Welding induces residual stresses in structures and may cause buckling distortion if the stresses exceed the critical buckling stress of the structure. Reducing the welding heat input or increasing the structural stiffness reduces or eliminates buckling distortion. However, where, because of the design constraints, structure geometry and weld size are fixed, the transient thermal tensioning process is effective in reducing buckling distortion. An experimental verification and demonstration of transient thermal tensioning for minimising welding induced buckling distortion is presented. Conventional welding was carried out to demonstrate buckling distortion and establish a baseline case. Buckling distortion was eliminated using transient thermal tensioning during welding under the same welding conditions. After buckling distortion was eliminated, angular distortion became evident, which was eliminated using mechanical restraints alongside transient thermal tensioning. Residual stress measurements were obtained using the blind hole drilling method and a comparison of residual stresses for the baseline panel and for the panel with transient thermal tensioning is presented.     

整体壁板压弯成形中的筋条失稳预测(英文)

为实现对整体壁板压弯成形中筋条失稳的预测,基于能量法、弹塑性力学和数值解析提出压弯成形过程中筋条临界失稳载荷的求解方法。在设计的压弯模具上进行压弯失稳试验。结果表明,基于本文提出的方法所得的理论临界失稳载荷与试验结果吻合较好。采用本文所提出的方法可以对铝合金高筋整体壁板压弯成形中的筋条失稳问题进行合理地预测。     

八辊轨梁不等辊距矫直机优化设计

采用优化设计的方法改变矫直机辊距,以减轻设备重量、延长设备寿命、保证矫直机的矫直质量.导出了变辊距时各辊受力关系.并以75kg/m重轨为例,计算了各种辊距下矫直力.对于设计新型矫直机和原有矫直机的使用具有实际意义.