基于拓扑优化的齿轮轻量化设计方法研究

本文分别以齿轮的结构刚度和旋转固有频率为优化目标,提出了一种齿轮多目标拓扑优化方法.根据该方法得到的某齿轮优化结构,在保证齿轮强度和动力性能的前提下,腹板质量减轻了42.3％,减重效果明显,实现了齿轮的轻量化设计目的.     

基于拓扑优化的适配器支撑架轻量化设计

以某支撑架为研究对象,采用有限元分析结合拓扑优化的方法,在Workbench平台上对支撑架进行结构轻量化设计.首先,利用UG软件建立支撑架初始结构的力学模型并基于Workbench软件进行静力学分析;在此基础上,进行拓扑优化,优化目标是在满足支撑架刚度和强度的前提下,对其进行轻量化设计;根据优化后的结果结合经验设计方法...     

基于拓扑优化方法的分动器箱体轻量化设计

针对某专用分动器的工作特性,利用有限元法建立分动器箱体的有限元模型,基于箱体静强度和模态分析分析结果,采用变密度法对箱体展开以加权应变能最小为优化目标,位移、体积分数和应力为约束下的结构拓扑优化,在此基础上根据拓扑密度云图对其进行优化设计,优化后箱体质量减轻8%。分析结果表明,优化后的分动器箱体综合性能得到提高,实现了箱体的轻量化设计。     

基于拓扑优化的某全金属Vivaldi 天线轻量化设计

近年来,天线的轻量化设计受到普遍关注。随着优化理论和仿真技术的快速发展,基于拓扑优化的天线轻量化设计已成为重要的研究方向。文中以某全金属Vivaldi 天线为研究对象,运用拓扑优化基本理论,结合有限元仿真手段,对其天线单元进行了轻量化设计。仿真结果表明：通过轻量化设计,该天线在满足动态特性和辐射特性的前提下,其阵列的总质量下降了近15%,达到了预定要求,说明这是一种行之有效的轻量化设计方法.     

基于拓扑优化方法的方程式赛车链轮轻量化设计

为了得到轻量化的方程式赛车链轮,将拓扑优化方法引入到链轮结构设计中,构建了轻量化优化设计的数学模型,并对链轮初始设计几何模型进行了3次减重的结构优化,得到质量减少49. 59%的链轮;最后,对优化后的模型进行了强度、安全系数和寿命的仿真校核与样件的加工制造,并装配集成到赛车上进行了物理实验.结果表明,优化设计的链轮满足...     

基于逆向工程和拓扑优化的支座轻量化设计

基于逆向工程与拓扑优化技术完成了支座的轻量化设计。首先通过逆向工程建立起支座三维模型;其次,通过静态有限元应力分析给出优化的约束条件;然后以最小体积分数为优化目标,以最大Von-mises应力和最大位移为约束,以单元密度为设计变量完成支座的轻量化设计。结果表明,在满足所有约束条件下,优化后的支座质量降低了近18%,效果较好。     

基于逆向工程和拓扑优化的转向节轻量化设计

逆向工程与拓扑优化技术广泛应用于汽车零部件轻量化设计,特别是结构轻量化、工艺轻量化等方面。采用逆向工程和拓扑优化方法对某型车辆转向节进行了轻量化的研究。首先采用逆向工程,在转向节的外表面喷涂显像剂,运用手持式三维扫描仪对转向节进行数据采集,基于Geomagic Wrap软件完成转向节点云数据的优化,点云数据封装,建立起转向节三维模型;其次确定转向节优化的边界,对转向节开展静力分析,根据转向节装配要求与设计经验,重构出转向节优化设计空间,以最小体积为优化目标,采用变密度法完成转向节的拓扑优化设计;然后根据拓扑优化设计结果,结合结构制造工艺,重构转向节结构,并开展有限元静力分析验证,最终实现了转向节的轻量化设计。     

基于拓扑优化方法主减速器壳体的轻量化设计

以某越野车主减速器壳体为分析对象,对其进行模态分析和强度分析,得出主减速箱的应力云图和位移云图。在保证原有强度和性能的基础上,根据拓扑密度云图对其进行轻量化优化设计。优化结果表明,主减速器壳体的质量减轻了约5%,同时主减速器壳体的综合性能也得到了提高,实现了主减速器壳体的轻量化设计。     

基于拓扑优化的六缸发动机缸体轻量化研究

对六缸发动机缸体进行了有限元分析,以体积比与第三缸最大爆发压力工况所受最大应力作为优化的约束函数,以柔度最小为目标,对缸体进行拓扑优化,使重量减轻了10%。优化结果为缸体结构设计、减轻发动机重量提供了良好的参考依据。     

基于响应面法的动力电池包箱体轻量化优化设计

为了满足电动汽车电池包箱体高强度、轻量化的设计要求,提出了一种基于数值优化与有限元仿真相结合的动力电池包箱体轻量化设计方法.以电池包箱体各部件的厚度为设计变量,箱体质量最小化为优化目标,三种典型路面工况下箱体的最大等效应力、最大变形量和箱体结构的第2阶约束模态频率为约束条件,建立了箱体轻量化优化数学模型.利用Box-B...     

轿车发动机罩拓扑结构优化及其轻量化设计

对常见四种工况下的轿车发动机罩板进行有限元分析,采用拓扑优化的方法,在四种工况下,以加权应变能最小为优化目标,对发动机罩内板中部区域进行优化。通过软件OPTISTRUCT中的OSSmooth模块导出结构优化后的文件,在CATIA中根据拓扑优化的形状和材料分布的路径进行模型的修改,得到拓扑结构优化后的发动机罩板,并分别选取高强度钢、铝合金、镁合金作为替换材料,对比优化前后的发动机罩板的综合力学性能,得出拓扑结构优化后的铝合金方案为最优轻量化方案。     

基于ICM法的高速卧式加工中心立柱拓扑优化设计

针对高速卧式加工中心XH6650的动态特点,确定加工中心的关键结构件立柱为优化对象.基于连续体ICM拓扑优化方法,并考虑其它重要零部件的影响,确定在体积约束下的多阶频率加权为目标函数,同时考虑其它重要零部件为非设计集合的拓扑优化方法.根据此方法设计的高速卧式加工中心XH6650的立柱,提高了整机动态特性.     

基于结构优化的客车骨架轻量化设计研究

建立了某大型客车车身骨架FE模型,获取了自由模态参数以及静态弯曲和扭转工况下的刚度和强度特性。基于分析结果,对车身骨架结构形式进行了改进。利用优化设计方法,建立了以客车薄壁梁厚度为设计变量,车身总体积和表征车身刚度的状态量为响应的优化模型。通过对影响车身轻量化和力学性能指标构件的灵敏度分析,筛选了设计变量,重新建立了以车身骨架总体积最小为目标的优化模型,得到了轻量化效果明显的优化方案。最后对轻量化模型进行典型工况分析,与初始模型进行了对比,验证了优化方案的可行性。     

基于HyperWorks的进给箱体拓扑优化设计

为提高Ф630mm球面车磨床进给箱体的结构刚度,以HyperWorks-Optistruct软件为平台,建立了以结构的相对密度为设计变量,以一阶固有频率最大化为目标的拓扑优化模型,实现了移频和质量减轻的优化目标,并给出了进给箱材料的最优分布图,为改善球面车磨床的动态特性提供了理论依据。     

基于MATLAB的装载机举升机构优化设计

分析了装载机举升机构的优化数学模型，建立MATLAB优化程序文件，并以某型装载机举升机构为例，在MATLAB软件中进行了优化，得到合理的结构尺寸。     

基于ADAMS的ZL-80装载机工作装置优化设计

装载机工作装置的优化是一个非常复杂的问题,在保证各性能指标的情况下,工作装置的自动放平性能成为优化设计的目标。基于机械系统动力学软件ADAMS环境,对装载机工作装置中各主要杆件进行参数化,创建了装载机工作装置的虚拟样机优化模型。通过优化分析使铲斗的平移性得到了进一步的提高,自动放平性能得到了更加明显的改善。     

集成局部搜索策略的混合元模型优化方法在汽车轻量化设计中的应用

应用新近开发的基于混合元模型的优化方法(Hybrid and adaptive metamodeling method,HAM),对某款车的后车架系统进行轻量化分析。在保证后车架系统刚度的前提下,为进一步减小系统的质量,提高结果的精度,提出局部搜索策略。局部搜索策略使用元模型在设计空间内部构造的较小子空间内搜索,应用局部搜索策略的子空间是以HAM方法得到的样本点为中心上下偏移一定距离构成的。HAM将三种各具特点的元模型-克里金(Kriging)、径向基函数(Radial basis function,RBF)和二次多项式响应面(Fuadratic function,QF)有机结合,根据不同问题,自动选择最适合的元模型进行寻优。三种元模型能够在搜索过程中自适应地更新、重建,逐渐提高关注区域的精度。在使用HAM方法优化结束后,应用此策略在HAM方法得到的样本点构造的子空间内继续搜索来进一步提高结果的精度,减小系统的质量。在对后车架系统的轻量化设计中,局部搜索策略的应用,使此系统的质量在满足刚度要求下比仅使用HAM方法多减小了2.18 kg。     

装载机差速器的模糊可靠性优化设计

以装载机差速器的锥齿轮端面模数、锥齿轮齿数、齿宽系数为设计变量,以差速器体积最小为目标函数,考虑锥齿轮弯曲强度可靠度、孔径条件、装配条件、边界条件,基于模糊设计理论、可靠性设计理论,对差速器进行了优化设计。