汽车转向节逆向重构与误差检测应用技术研究

以某汽车新型转向节为研究对象,结合逆向工程,对转向节进行三维数据采集,形成了完整的三维数据模型,然后比较重构模型与原始点云的重合度,分析重构曲面品质的优劣,对于转向节的关键部位,则采用实际测量和虚拟测量相结合的方式,研究重构模型与实际零件模型的误差,评估重构模型的精度。实现了汽车转向节的数字化设计验证,大大缩短了研发周期,为汽车零部件设计制造提出新的设计思路。     

汽车后转向节轻量化设计及试验验证

针对汽车后转向节轻量化设计要求,利用HyperWorks有限元分析软件对转向节包络面进行拓扑优化设计,以刚度特性为性能指标,质量最小为目的,在减轻转向节质量的同时确保了优化设计的可靠性。最后通过试验,验证了优化后的汽车后转向节耐久性指标满足使用要求,从而探索出一条转向节轻量化设计的有效途径。     

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。     

电缆智能卷放装置电缆卷放系统支架轻量化研究

以电缆智能卷放装置前后电缆卷放系统支架为研究对象,分析静强度,在建立原始前后电缆卷放系统支架三维模型基础上,对原始几何模型进行拓扑优化重构设计;对重构模型进行强度校核分析,再以质量最小化为优化目标,对重构模型进行拓扑优化分析,根据拓扑优化结果进行二次重构设计。结果表明：在保障强度前提下,前后电缆卷放系统支架优化设计方案均有较好的轻量化效果,与原始模型相比,前电缆卷放系统支架减重76%,后电缆卷放系统支架减重65%,实现支架轻量化的目标,进一步提高了电缆智能卷放装置的质量系数。     

基于拓扑优化的工业机器人结构设计

结合串联型工业机器人的结构特征,针对其薄弱零部件采用多目标的拓扑优化方法进行优化设计,从而获得最优设计方案。首先通过对大臂进行拓扑优化来提高其结构的刚度、固有频率并达到轻量化的目标;其次依据拓扑优化结果并综合考虑其制造工艺等要求,对大臂的结构进行优化设计;最后对大臂最终设计模型进行结构分析和模态分析,结果表明:静态刚度和动态性能均有较大的提高且轻量化效果明显。     

基于拓扑优化与正交试验的锚机机架轻量化研究

针对锚机大容量、小体积、长寿命的需求现状，将拓扑优化和正交试验法相结合对机架进行轻量化研究。根据静力学分析结果，建立以锚机机架结构柔度最小为优化目标的拓扑优化模型，对机架进行拓扑优化设计并对模型进行重构，接着对机架进行尺寸优化设计，通过ANSYS模拟正交试验，利用最小二乘法建立回归方程，进而得到机架优化的数学模型进行轻量化计算。对优化设计后的机架进行静力学分析，将分析结果与优化前的分析结果进行对比。结果表明：在满足机架强度和刚度要求的前提下，机架重量减小了15.27%，为锚机轻量化研究提供参考。     

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,对原始支撑架进行了重构设计并进行有限元分析验证。结果表明:改进后的支撑架结构,质量减小了82.37%,实现了轻量化设计。     

基于Geomagic的逆向工程数据算法研究与应用

为了研究逆向工程中涉及数据换算关系,通过在机器标定基本算法原理,分别讨论图象平移及图像旋转两种情况下的基本算法及原理,并建立相应的数据换算关系;以复杂曲面模型重构点云数据采集为例,详细讨论坐标系转换关系及点云数据获取与优化原理,研究了逆向工程中数据转换原理。选用具有曲面的某型雷达零件为重构模型,采用手动拼接策略,获得完整点云数据,最终在Geomagic软件系统中完成模型重构,实现了完整的逆向操作流程。对比分析重构模型与原始数据可知,重构模型平均偏差约为0.088mm,拟合度可达77.8%,结果表明重构模型具备良好的几何精度,可见逆向工程有助于提高产品加工质量及后续优化设计。     

基于拓扑与尺寸优化的某型飞机起落架扭力臂轻量化设计

为提高某型飞机的性能,实现起落架轻量化的设计目的,对起落架扭力臂强度进行分析和结构优化,利用SolidWorks软件完成扭力臂组件的三维建模,基于ANSYS Workbench对扭力臂进行应力应变分析,采用拓扑优化方法获得新的材料分布,通过Matlab对重构模型的7个显著参数进行响应面建模,并用遗传算法获得其最优的结构尺寸.结果 表明,该方法切实可行,为扭力臂轻量化设计提供了新的思路.     

多工况下塔带机工作平台拓扑优化设计

为了避免单工况优化设计的局限性,对塔带机工作平台进行了多工况拓扑优化设计,得到其优化的结构构型,使工作平台在各种工况下既具有足够的刚度,又适当的减少了材料用量.以工作平台的整体结构柔度最小为优化目标,利用带权重的折衷规划法协调多个目标函数,构建多工况拓扑优化数学模型,利用HyperWorks/Optistruct求解优化模型,得到工作平台的拓扑型式.根据拓扑型式重构几何模型,对其进行静力分析,并与原结构模型静力分析的结果进行比较,对比的结果证明了文中优化设计的有效性.     

基于正、逆向工程结合的打蛋器支座设计研究

3D打印技术从根本上改变了传统制造业中的制造工艺和生产模式,采用逆向工程方法通过3D设备扫描已定模型的打蛋器的三维数据,分析了影响3D扫描精度的主要因素;采用Geomagic Wrap对点云数据进行分析处理;通过Geomagic Design X实现逆向工程的3D模型重构;采用Creo2.0软件对打蛋器的支座做重新设计改造,对设计后的产品进行3D打印及样机试制,结果表明通过设计开发的的支座可与打蛋器很好匹配,说明这种方法可实现设计精确度的提升。     

基于ANSYS铆钳弯臂的应力分析与优化设计

对开档尺寸200×200的铆钳弯臂进行受力分析,找出其危险截面并计算出相应的理论应力值。在Creo中建立铆钳弯臂的三维模型,导入ANSYS Workbench进行静力学分析,得到危险截面与理论分析的一致性,从而完成三维模型的校正。对模型进行拓扑优化分析,根据分析结果对其结构形状进行尺寸优化设计。结果表明,应用拓扑优化设计方法可以有效降低铆钳弯臂的质量,实现铆钳弯臂的轻量化,达到节约成本、减轻工人劳动强度和提高生产效率的效果。     

副车架下摆臂以铝代钢轻量化结构设计

为应对节能减排、轻量化要求,现需要对某副车架下摆臂进行以铝代钢轻量化设计。采用半固态铸造成型工艺,应用轻型的A357铝合金材料替代原来的冲压钢制材料,在现有摆臂硬点不变的情况下,对原结构的冲压摆臂进行重新设计。采用变密度法的拓扑优化技术得出模型结构,然后进行模型重构,再对重构的模型进行强度和疲劳分析,验证其性能,实现摆臂结构的轻量化设计。最终该悬架下摆臂质量减少1.18 kg,减重34.9%,完成其设计目的。     

基于多目标满意度的履带架拓扑优化研究

履带架是履带行走装置的重要结构件,为了得到其在多个工况下最优结构形式,将拓扑优化的方法引入履带架的结构设计中。分析了履带架典型工况,建立履带架结构多刚度拓扑优化模型;采用带权重的折衷规划法将多目标问题转化成单一目标问题,基于多目标满意度理论提出动态权重系数的计算方法。该方法中权重系数是相应单目标值的函数,避免了主观设置权重系数造成的偏差。根据拓扑优化结果重构三维模型,对其进行静力分析,并与原结构模型分析结果对比,验证了本文优化设计的有效性。     

应急监测拖车车身骨架结构分析与轻量化研究

运用有限元分析理论,在ANSYS Workbench有限元软件中建立应急监测拖车车身骨架结构的有限元模型,并对其进行静力学分析和模态分析。根据分析结果采用拓扑优化方法对应急监测拖车车身骨架进行拓扑优化设计,根据拓扑优化结果并结合车身骨架的设计和制造工艺要求,对车身骨架结构重新进行布局和设计,得到优化后的车身骨架结构。通过相对灵敏度分析找出对车身骨架性能不敏感但对车重敏感的设计变量,采用多目标尺寸优化的方法对应急监测拖车车身骨架结构进行轻量化设计,并对其在水平弯曲、极限扭转、紧急制动和紧急转弯4种典型工况下的性能进行对比。结果表明:优化后的车身骨架在满足各项性能要求的前提下,实现减重86.57 kg,减重率为14.08%,取得了一定的轻量化效果。     

高速无人飞行器伞吊点隔框拓扑优化设计

对于伞降回收高速无人飞行器而言,伞吊点隔框结构轻量化设计尤为重要。针对某型高速伞降回收无人飞行器采用ANSYS Workbench模块,并以拓扑优化变密度法为理论基础,对前伞吊点隔框进行轻量化设计;基于优化结果及实际应用需求,进行二次优化设计;通过静力实验对优化后结构承载能力进行验证。结果表明：在同载荷边界条件下,可实现某型号无人机前伞吊点隔框减质量42%,且满足实际使用要求,为高速伞降回收无人机关键承力结构的优化设计提供了思路。     

多工况下转向节结构优化设计

为使悬架转向节在轻量化的基础上能够满足汽车各工况下强度性能及动力学要求,首先建立刚柔耦合动力学模型并进行动力学仿真,得到转向节在悬架系统中的合理位置,并提取转向节在悬架系统中所受载荷;然后建立转向节CAD模型,并在CAE中对其进行结构强度分析和结构优化;根据优化结果进行二次设计,并对二次设计后模型的强度进行分析。强度分析结果验证了所设计转向节结构的合理性。     

基于ANSYS软件的汽车转向节轻量化设计

转向节是汽车悬架系统的重要零部件,在进行汽车转向节轻量化设计时,必须保证其强度.以某运动型多功能汽车左前转向节为对象,进行三维建模,结合ANSYS软件进行有限元分析,得到轻量化方向.对轻量化设计前后的转向节结构强度进行对比,进而得到满足要求的设计方案.     

一种兆瓦风电齿轮箱前机体结构轻量化设计

以经验为主导的传统齿轮箱箱体的设计方法已逐渐无法满足大兆瓦风电齿轮箱的设计要求。基于此,利用拓扑优化和尺寸优化方法,以轻量化设计为目的,在提高强度和保证刚度的条件下对风电齿轮箱前机体进行结构优化设计。前机体的有限元分析表明,有必要对其结构进行优化设计;基于多位置工况建立前机体的静动耦合拓扑优化模型,根据拓扑优化传力路径获得概念模型;采用响应曲面法对概念模型的关键尺寸进行优化设计,通过筛选法得到最优尺寸。对优化前后前机体的性能进行比较,质量减少12.79%,第一主应力基本不变,刚质比提高7.19%,实现了结构轻量化的目的。     

基于逆向工程的空调遥控器三维模型设计研究

针对市场对家电产品开发周期日益苛刻的需求,为满足家电产品快速开发,快速更新的需要,以空调遥控器外形三维模型重建与再设计为例,从遥控器外形点云数据的快速测量、点云数据的处理、点云几何拓扑结构分析、主辅曲面重建以及结合新产品开发需求再设计遥控器三维模型结构等方面对家电产品的快速设计进行了研究。对基于逆向工程的家电产品三维模型快速设计方法进行了归纳,提出一种正、逆向设计相结合的产品三维模型快速设计方法。研究结果表明,基于逆向工程技术的再设计方法,有利于提高家电产品设计效率,为家电类产品的开发提供了一种方便、快捷的手段。