基于ANSYS的旋挖钻机动臂的拓扑优化设计

为了寻求旋挖钻机动臂结构的最优分布,实现动臂的轻量化,以某旋挖钻机动臂为研究对象,提出了基于均匀化方法的拓扑优化法,并将其应用到动臂的优化分析中。以动臂体积最小作为优化目标,动臂结构柔度作为约束条件构建数学模型,依据优化结果改进动臂结构,并对改进后的动臂进行了静力分析。结果表明,改进后的动臂在满足结构强度与刚度的同时,使用的材料与原设计方案相比减少了15%,实现了动臂最优分布与轻量化设计,为后续动臂的设计提供了参考。     

基于结构可靠性的控制臂轻量化设计

通过对某轿车控制臂的原模型刚度和强度进行有限元分析,基于结构可靠性要求,以控制臂本体截面尺寸为设计变量,以总体积最小为优化目标,建立控制臂的轻量化设计模型。应用OptiStruct软件进行尺寸优化分析,最终得到满足结构可靠性要求的轻量化设计方案。     

航天器整流罩结构优化设计

航天器整流罩作为飞行器的重要部件,设计时要保证其具有足够的强度、刚度和稳定性,为了提高结构效率,结构重量还要尽可能轻,这些要求增加了结构设计的难度。某航天器整流罩结构原始设计方案稳定性不满足设计要求,采用传统方法进行了改进设计,改进后结构强度和稳定性满足设计要求,但结构质量效率不高;同时采用OptiStruct优化技术对整流罩进行总体尺寸优化,给出了最优结构尺寸,相比传统改进设计方法,经过优化后的整流罩结构满足整体强度、刚度和稳定性要求,同时重量减轻15%。     

白酒码垛机器人静力学分析与结构优化

以白酒码垛机器人为研究对象,利用SolidWorks建立了白酒码垛机器人后臂的三维模型。采用ABAQUS软件对自动码垛机器人重要部件的有限元模型进行静力结构分析,获得了重要部件的应变、应力云图,并根据分析结果优化其结构。优化结果表明:改进后的后臂变形由0.486 4 mm降低到0.090 69 mm,优化增加了码垛机器人的静刚度,满足材料要求的应变范围。该分析方法对自动码垛机器人的设计与改进具有一定的指导意义。     

基于ANSYS分析的剪叉式液压升降平台剪叉臂结构优化设计

通过利用ANSYS有限元优化分析功能对剪叉式液压升降平台剪叉臂结构进行了优化分析,得到最合理的结构和尺寸。在满足工程要求的前提下,节省了大量材料。     

拨叉零件的结构设计及改进

适用于丘陵山区的收获机田间作业时经常转向和驻车,变速器拨叉具有足够的强度和刚度才能保证收获机的正常使用和安全性。通过分析拨叉在收获机转向和驻车过程的工作原理和要求,进行了拨叉结构的初步设计。根据拨叉工作的边界条件和载荷,利用有限元数值模拟技术,计算了拨叉完全制动过程中的最大应力和总变形,结果发现拨叉的危险截面发生在拨叉轴与拱形结构的连接处,强度和刚度都不能满足要求。提出了改善拨叉拱形结构的尺寸及危险截面处的过渡关系的改进方案,在同样的边界条件和载荷情况下,对最终改进后的拨叉进行有限元数值模拟。分析结果表明,拨叉危险截面的最大应力降低了45%,总变形量减少了39%,满足强度和刚度要求。     

卫星天线臂结构优化设计的分级遗传算法

为满足刚度大、强度高、质量小的设计要求,本文针对卫星天线臂的结构优化设计提出了分级遗传算法。首先,依据设计与制造要求,将天线臂结构优化设计分解为拓扑构型与杆件尺寸两级优化问题。然后,将单元材料相对密度作为基因,整体结构的相对密度作为染色体,将刚度与质量转化为适应度函数,形成拓扑构型的遗传算法。其次,在保持拓扑构型不变的条件下,将组成拓扑构型的各杆件的剖面面积作为设计变量,杆件结构的质量作为目标函数,形成杆件尺寸优化模型,通过引入遗传算子,形成第二级遗传算法。最后,给出了某卫星天线臂结构优化设计实例,证实了本文分级遗传算法的有效性。     

一种机器人大臂机构的结构优化

针对机器人大臂机构中存在的个别构件强度不足、安全性不够,以及其它一些构件强度、刚度储备过大,造成整体结构过于笨重等问题,利用有限单元法对各构件进行变厚度分析,得到厚度与强度之间的变化曲线,并利用这些结果进行结构优化,对大臂机构中的关键构件进行改进设计,在不改变总体结构和满足强度、刚度要求的前提下,通过改变各板的厚度,调整整个装置质量的分配,得到良好的刚度、强度匹配,既保证了构件和机构整体的安全性,又提高了经济性.工程实践证明,这种技术路线是可靠的.     

制冷线性压缩机盘簧研究

弹簧是实现线性压缩机活塞共振控制和影响压缩机寿命的关键零件,针对现有压缩机用板弹簧刚度小、使用数量多等问题,设计了一种多臂阿基米德螺线盘簧,采用有限元法分析了阿基米德螺线的基圆半径r、略角θ、螺距常数b等参数对弹簧臂刚度的影响规律,针对盘簧臂刚度的多因素影响特性,采用有限元响应面优化法,对圆柱盘簧臂的刚度性能进行了优化,优化后的圆柱盘簧臂的轴向刚度提高了42.5%,径向刚度提高了26.8%,且疲劳强度满足使用要求;对两臂和三臂盘簧进行了刚度测试实验,并对两者的性能进行分析和对比,得出了在同等轴向刚度条件下,三臂盘簧径向刚度和质量特性要优于两臂盘簧,将三臂盘簧应用于线性压缩机中,可以替代6个板弹簧,轴向刚度可达到25.6N/mm,且具有较好的径向支撑效果,能够满足线性压缩机所需要的轴向刚度以及径向刚度需求,研究结果对线性压缩机弹簧的设计和应用具有理论和实际意义。     

物流AGV机器人举升剪叉臂结构优化设计与分析

为提高物流AGV机器人的作业效率和安全性,设计适合货物存取的小体积举升系统,该举升系统具有左右对称分布的单级双剪叉机构。基于简化的举升机构三维模型,进行了静力学特性分析,并检验了力学模型的准确性;构建了以剪叉臂内径高和宽、壁厚为变量,以结构体积为目标函数,以最大变形量和最大等效应力为约束条件的优化数学模型,采用零阶算法对设计变量进行优化,得到合适的剪叉臂结构参数;经校核新结构的强度符合设计要求,仿真实验验证基于零阶算法设计的举升机构剪叉臂结构合理性,为相关举升构件的优化设计提供了参考。     

新型滚柱式货叉的设计及仿真分析

普通挂钩型货叉在装卸货物时需要托盘配合作业,因托盘的使用而造成生产成本增加和占用储运空间等问题。经过研究分析并在消化吸收国外产品技术的基础上,初步设计一种新型滚柱式货叉。建立了滚柱式货叉的三维实体模型,分析其基本工作原理,并对主要部件滚叉主体进行了有限元分析,计算结果表明滚叉主体在强度和刚度方面均满足要求,为这种新型货叉的进一步改进及优化设计提供了理论依据。最后研制了原理样机并进行了试用验证。     

基于Hypermesh的叉车外门架拓扑优化

建立叉车外门架总成的有限元模型,通过静载分析确定优化的设计空间和非设计空间。通过拓扑优化得出外门架总成的最优设计方案,在满足刚度、强度的基础上使整个外门架的质量降低,为进一步降低整个工作装置的质量提供了一个方向。     

舰载铸铝密闭机柜优化分析

刚强度/重量比最优是舰载铸铝密闭机柜的设计目标。为满足设计要求,对机柜进行了结构优化分析。采用拓扑优化方法确定了机柜加强筋布局;通过手工优化和有限元刚强度分析计算,确定了加强筋截面参数、板厚等具体设计参数。结果表明该机柜动态特性可满足设计要求。     

基于ANSYS吊车支撑梁的分析设计及优化研究

本文根据某企业厂房的需求,按照常规设计方法完成了5 t吊车支撑梁的结构设计;采用ANSYS中APDL方式,建立了支撑梁结构的有限元分析模型,探讨了不同约束方式对支撑梁分析结果的影响,然后提出了以用材最省为优化目标的结构形状优化模型,采用子问题优化方法完成了优化迭代,得到的结果显示优化结果不仅能够满足其强度和刚度要求,而且使其用材达到最省,本文所开展的研究对同类产品的结构设计具有指导意义。     

基于自适应成长法的大型电除尘器烟箱优化设计方法

为使大型电除尘器烟箱结构的力学性能好且质量小,根据烟箱的结构特点,提出了综合应用结构拓扑优化和尺寸优化进行优化设计的方法。 首先针对烟箱结构的加强筋分布,采用自适应成长技术,使加强筋如同植物根系一样, 沿着使其结构刚度最大的方向成长;然后针对得到的具有最优分布加强筋的烟箱结构,采用尺寸优化方法,以质量最小为目标,对其进行优化设计。设计结果表明,所提出的方法对电除尘器烟箱的优化设计有效,优化设计后的烟箱结构与传统烟箱结构相比,在质量减小7.00%的条件下,结构整体刚度提高了7.53%。     

基于响应面分析法的货叉关键尺寸参数优化设计

叉车货叉作为物流设备的重要组成部件,受载情况复杂多变,易产生高应力区域,甚至导致疲劳破坏。货叉的传统设计方法是通过经验法或实验法来确定货叉关键尺寸参数,该方法可靠性低,设计周期长。采用响应面分析法(Response Surface Methodology,RSM)对货叉关键尺寸参数进行优化。首先将货叉结构中各个加强筋的主要尺寸离散为7个关键尺寸参数,采用有限元灵敏度分析法得到了各个参数对货叉力学性能的响应关系;然后以货叉小变形、低应力和轻量化作为优化目标,采用响应面分析法中的中心组合设计(Central Composite Design,CCD)对80组样本进行了优化,在不增加货叉质量的情况下,最大应力减小了8.8%。基于响应面分析法的货叉关键尺寸参数优化设计方法已应用于诺力某型号叉车,取得了良好的优化效果,为类似的结构设计提供了一种有效可行的设计方法。     

微机械陀螺结构形状自组织优化方法

以微机械加工技术制备的音叉振动式微机械陀螺为研究对象,提出基于元胞自动机的结构形状自组织优化方法,建立自组织形状优化的局部规则和基于最终输出的性能评价方法,实现对微陀螺结构形状的优化设计.建立微陀螺的子结构模型,在满足精度的同时缩减形状优化的计算时间,并以实例解析说明方法的有效性.形状优化结果表明,微陀螺的整体性能有大幅度提高,同时能够保持品质因子Q值很高.微机械陀螺的自组织优化方法和结果在提高解析精度和解析效率的基础上,对多物理场耦合工作环境下音叉振动式微机械陀螺的解析、设计和评价具有重要的参考价值.     

汽车转向系与悬架系统匹配优化设计

针对汽车上的两个重要组成部分转向系和悬架系统之间在实际运动中所存在的干涉问题,以扬子皮卡车为研究对象,分析了非独立悬架与转向系的匹配关系.基于多刚体系统动力学和空间机构运动学理论,针对常见的独立悬架中的双横臂独立悬架与转向系的空间运动进行了分析,并且运用MATLAB软件编写了仿真程序.在对仿真结果进行分析的基础上,建立了目标函数,进行优化设计.通过比较优化前后仿真的结果可以看出优化后明显好于优化前.     

大型重载雷达天线座结构设计与仿真分析

文中结合某大型重载高精度相控阵雷达天线座的研发,探讨了其关键的支承结构形式、组成和各部分的设计问题。对其中大型支承结构件支臂和转台应用拓扑优化技术来提高结构刚度,并采用有限元软件ANSYS对天线座整体结构进行建模和仿真分析。结果表明,天线座结构刚强度满足设计要求。文中的设计、优化和仿真分析方法可为类似的结构设计提供参考。     

ADAMS/view在剪叉式液压升降平台关键参数确定上的应用

本文分析了剪叉式液压升降平台的结构特点,建立了剪叉结构的ADAMS的仿真模型,确定了液压油缸最大推力与剪叉机构关键参数的关系,通过ADAMS/view的优化仿真确定了关键参数的值。为剪叉机构的设计提供了高效的计算方法。