三轴标准振动台簧片解耦结构遗传算法多参数优化设计

针对三轴标准振动台簧片解耦结构低固有频率及非线性特性导致的工作频率范围受限及输出振动波形严重失真等问题,首先基于确定的解耦结构关键参数及简化组合,通过Ansys模态和瞬态动力学分析,得到相应参数变化时三轴标准振动台的固有频率和输出波形失真特性。进一步,采用多元非线性回归法建立准确表征固有频率、失真度与关键结构参数间非线性变化关系的回归方程,并基于NSGA-II遗传算法对簧片解耦结构进行多参数优化,求解得到前3阶固有频率、弯曲振型固有频率最大可分别提升123.95%、166.85%及失真度最大可降低36.83%的最佳簧片结构参数。最后,实验测试表明最优簧片解耦结构对应的三轴标准振动台在固有频率及输出波形失真度两方面性能均得到提升,验证了簧片解耦结构遗传算法多参数优化设计的有效性,为其他多维柔性结构优化设计提供了参考。     

接触簧片级进模设计

接触簧片在电气产品中应用非常广泛,对电气的高压保护和低压保护起着重要的作用.所以,研究簧片的级进模设计有着非常重要的意义.通过对接触簧片结构工艺性的分析及零件最小弯曲半径、步距及步距精度、条料宽度的计算,确定了接触簧片精密多工位冲裁、连续弯曲级进模的排样方案.介绍了接触簧片级进模的总体结构包括总体结构的导料系统、卸料装置、定位及限位装置等.最后,介绍了部分弯曲凸、凹模的结构.     

交叉簧片柔性铰链设计

针对某光学仪器对光学元件柔性支撑的要求,提出了一种新型交叉簧片型柔性铰链,利用卡氏第二定理研究了设计方法。首先,利用卡氏第二定理推导交叉簧片型柔性铰链的柔度计算公式,确定铰链的轴向刚度与转动刚度,分析了直梁长度、直梁高度和空心圆柱壁厚对其刚度的影响;然后,进行了实例设计,并利用有限元软件进行了分析;最后,搭建光学测试平台,对实例进行了转动角度和转动刚度的测量。结果表明：解析解、仿真解和实验测量数据一致性较好,最大相对误差为8.7%。使用卡氏第二定理作为设计工具,设计者可根据交叉簧片柔性铰链的刚度与结构应力等要求确定几何参数,而且交叉簧片柔性铰链的设计为其他铰链的结构形式提供了新的思路。     

精确可调单簧片式施压机构在摩擦驱动中的应用

针对光栅刻划机中超精密摩擦驱动机构对压紧力精确可调的要求,设计了一种偏心轮驱动簧片式施压机构,实现输出压力的精确调节,该机构具有结构简单、制造方便、精确调节压力、调节范围大等优点。应用弹簧基本原则设计变截面等应力簧片结构尺寸,并对其使用中的最大应力以及变形量进行分析。压力调节范围为0至5 529 N,压力调节分辨力为0.4 N,实验表明偏心轮驱动簧片式施压机构可以精确的调节输出压力,满足了摩擦驱动机构对压紧力精确可调的使用要求。     

轴承磨床砂轮修整器的有限元模态分析

对轴承磨床砂轮修整器的关键零件——簧片进行模态分析。通过ANSYS软件对修整器整体简化模型进行分析，得到在各基本振型下簧片的应力、应变以及最大应力点和应变点。获得应力应变的动态变化过程数据，同时可以为零件的选材、寿命估算、结构优化设计提供必要数据。     

三维异形件CAD系统

以簧片为例,介绍了三维异形件的设计与显示,采用VC.net和面向对象编程方法,使用openGL三维图形库设计三维CAD系统,实现三维模型构建、模型真实和实时渲染。采用曲面拟合确定加工曲面,系统可以显示簧片数据的三维效果,并且可以修改簧片加工曲面的控制曲线。由于系统的设计对象是具有复杂加工曲面的簧片,因此对于类似复杂曲面的CAD有借鉴意义。     

舰船电器设备中簧片式触点开关的冲击破坏潜能分析

对处于闭合状态的簧片式触点开关进行了接触模态分析,确定固有频率和振型;保证最大加速度响应、伪速度响应、最大位移响应中两者不变,设计不同正负双波时域冲击载荷,对簧片式触点开关进行有限元冲击模拟。动、静触头之间的接触力以及簧片根部应力在自由振动时呈现出周期性,接近一阶固有频率;最大加速度响应只影响触头间的接触压力,对于簧片的根部应力不能产生影响;伪速度响应只影响簧片根部的应力,而不能影响触头间的接触压力;最大位移响应的改变不能影响簧片的抗冲击性能。     

多交叉曲梁簧片柔性铰链的力学建模与性能分析

针对直梁型多交叉簧片柔性铰链难以兼顾大转角、低刚度的问题,设计了一种多交叉曲梁簧片柔性铰链。采用圆弧曲梁簧片减小变形应力和转动刚度,在纯转矩驱动条件下具有高转动精度和大转角行程。推导了圆弧曲梁簧片的变形应力计算方程,建立了柔性铰链的大变形力学分析模型,并通过转动刚度实验和变形应力仿真计算验证了理论模型的准确性。进一步分析了半径系数、簧片曲率和位形角等设计变量对柔性铰链驱动转矩和变形应力的影响关系,提出了同时减小转动刚度和变形应力的设计方案,确定了使柔性铰链获得零刚度特性和负刚度特性的设计变量组合。所设计的柔性铰链结构及其性能分析结果可为新型大行程柔性铰链的设计提供参考。     

造船门机金属结构计算机辅助工程轻量化设计

为保证大型化的造船门机安全稳定地正常工作,依据金属结构的强度、刚度、稳定性的原则进行设计.通过有限元法对所设计的造船门机进行分析,获得结构在各种实际工况下的应力及变形情况.并在此基础上进行了改进,降低了最大应力,减小了结构自身质量,为大型化造船门机结构的设计提供了依据.     

小型风电最大功率跟踪系统整体设计与仿真

利用轴流式通风机作为源动力,自制风道作为气流通道搭建了开放式风洞.并以此为基础,结合VC软件开发环境,以风力机的最大功率跟踪为目标,设计了小型风电最大功率跟踪系统实验平台的软硬件结构.然后利用MATLAB/Simulink计算机仿真技术,对最大功率跟踪系统进行分析和验证.结果表明,所提方案有效可行,为小型风电系统实验平台的进一步改进和完善奠定了基础.     

汽车空气悬架的弹簧支架的三维有限元分析及改进设计

简述弹簧支架在整个空气悬架系统中的作用,针对某种型号客车的空气悬架的重要部件——弹簧支架进行有限元分析,计算弹簧支架的应力和变形特性,找到原有结构设计的薄弱环节。在此基础上改进设计,同时进行理论分析,并将新的设计方案与原有设计进行对比研究。     

轮边电机制动器及其设计计算

介绍了一种新型的轮边电机制动器的结构原理及特点,该制动器布置在电动机轴上,集行车制动、驻车制动和紧急制动于一体,大大简化了制动器结构和液压控制回路。该制动器由压缩弹簧提供制动力,由液压油解除制动,因此在发动机失效及液压管路故障的情况下仍能安全制动。通过计算制动时制动器需要提供的最大制动力对压缩弹簧进行了传统设计计算,并用Matlab优化工具箱以制动时弹簧的长度为优化目标进行了优化,优化效果明显,显著提高了制动器的储能能力。     

十字片簧弹性支承机构的设计

首先建立了接触式台阶测量仪中关键部件———十字片簧支承的杠杆机构的数学模型并对其进行初步设计。直片簧应力有限元分析表明 ,该结构应力分布很不均匀 ;经片簧参数的改进设计 ,得出变截面片簧的设计参数。 0 .2N外加载荷作用下 ,采用Algor有限元软件分别对变截面片簧进行仿真实验 ,最大、最小应力之比由直片簧的 3 1.4降低为7.7,扭转刚度为 0 .0 6N·m ,测量力变化率为 3 6.6N/m ,极大地改善了该机构的机械特性     

一种紧凑型压电叠层直线电机驱动足的优化设计

在使用压电叠层时一般会设计防剪切机构,未设计防剪切机构时需要对驱动足结构进行仿真设计,减小压电叠层所受剪切力。为此,提出在无防剪切机构时电机驱动足的结构优化方法,并对一种紧凑型压电叠层直线压电电机驱动足进行仿真优化。通过优化把横向压电叠层输出端的旋转变形由1.333μm减小至0.061μm,纵向平移变形由1.911μm减小至0.749μm,机构的最大等效应力由253.35MPa减小至189.68MPa,显著改善了压电叠层的工作环境。提出一种并联S形弹簧机构,给出该结构的优化设计方法并进行仿真设计。仿真结果表明:该机构有较大的刚度范围,可以有效降低压电叠层所受剪切力;在相同刚度的情况下,具有弹簧宽度越大最大等效应力越小的特点。     

基于气隙组合永磁弹簧的直动式溢流阀优化设计

航天伺服系统高压大流量的特点,对溢流阀的可靠性、稳压精度和推重比提出了更高的要求。然而大推力下的螺旋压缩弹簧一般体积较大,并且服役期间存在卡死、疲劳断裂、塑性变形等失效模式,给伺服系统带来安全隐患。提出一种基于气隙组合永磁弹簧的直动式溢流阀结构,非接触式的永磁弹簧可避免上述失效和卡死故障,采用气隙组合的优化设计得到了理想的刚度曲线,不仅可有效提高推重比,同时可以减小大刚度带来的开启瞬间压力波动。在此基础上结合有限元仿真与迭代优化,精确设计了凸缘结构来补偿液动力,进一步提高了稳压精度。仿真结果表明,气隙组合永磁弹簧溢流阀具有良好的动静态指标,其设计方法为永磁弹簧在液压系统中的应用提供参考与借鉴。     

轻型客车车身刚度灵敏度分析及优化

建立某国产轻型客车车身刚度有限元分析模型，确定有限元模型的边界条件及分析载荷，并对有限元模型进行试验验证。利用ANSYS软件就该车的车身骨架及车架各部件对车身弯曲刚度和扭转刚度的灵敏度进行分析，根据灵敏度分析结果选择设计变量，以车身的总质量和车身构件的最大应力为状态为量，以车身弯曲刚度和车身扭转刚度为目标函数，对该车的车身刚度和车身扭转刚度进行优化。     

锥型阀芯的高压气动减压阀设计分析

分析了氢能源汽车车载高压气动减压阀的结构和设计方法。具有锥型阀芯的车载高压气动减压阀通过阀体内部结构实现阀芯的最大开口量控制,阀的开口面积和阀位移成线性关系。建立了减压阀的静态和动态数学模型。减压阀的初始工作压力,控制压力以及最大控制压力和压力控制精度可以通过恰当地设计弹簧刚度,预压缩量和阀通径等参数来实现,定值输出减压阀可以保持出口压力基本恒定。     

数控弹簧端面磨床送料盘的设计

在弹簧制造行业中,数控弹簧端面磨床的应用提高了产品质量和生产效率,改善了工作环境。本文对数控弹簧端面磨床的工作方式、送料盘结构进行了论述,从磨削效率和砂轮的损耗方面对磨削区域进行了分析。用磨削区域的概念来设计送料盘上的弹簧导套孔,提出用送料盘上已有的导套孔进行弹簧导套设计的方法,提高送料盘的利用率,降低了成本。对送料盘、导套的设计方法及技术要求等方面进行了分析和讨论。     

离合器操纵机构扭转弹簧参数优化

为了评估某品牌汽车离合器性能,构建了离合器系统台架测试平台,通过模拟离合器系统在整车上的安装状态进行测试,得到踏板特性曲线及相关试验数据。针对台架测试中出现最大踏板力过大、预紧力过小、踏板下降力过小等问题,对离合器操纵机构进行力学建模,并分析影响离合器性能的相关因素。从工程实用的角度提出优化扭转弹簧的结构参数来改变踏板力学特性,保证离合器系统满足性能要求。对扭转弹簧进行运动分析并建立其力学模型,以扭转弹簧能够达到最大助力效果为原则,优化扭转弹簧安装角度;根据离合器设计约束条件,以扭转弹簧疲劳安全系数最大为目标函数,优化弹簧线径、中径、臂长和圈数等参数。将改进后的扭转弹簧重新装入踏板总成,通过测试平台验证了优化方案的可行性和合理性。     

全海深着陆车着底冲击特性与集中应力结构改进

为分析全海深着陆车冲击特性并提高着底安全性,基于潜浮和着底运动的规律,将着底过程划分为6种拟着底状态,采用显式动力学方法对着底冲击模型进行数值模拟,并对张紧轮支架进行了改进设计;分析6种拟着底状态下着陆车张紧轮支架改进前后的最大应力,并对比分析了岩石地面和泥质地面的冲击响应特性。研究结果表明：张紧轮支架改进后具有明显的缓冲作用,着陆车冲击岩石地面和泥质地面的最大应力分别减小到原来的13％和30％;弹簧阻尼结构可降低车体的集中应力,但其刚度系数对冲击应力影响较小。由着陆车各状态数值模拟结果可知,改进后的车体结构具有更高的安全性,为研制可适应复杂海底的全海深着陆车提供理论依据。