基于技能实训十字滑台的研制与应用

介绍一种设计制造周期短、制造成本低、技能知识丰富、操作方便、教学培训直观等优点于一体的十字滑台实训装备,该装备解决和优化了中高职院校数控机床装调教学实践和竞技培训需求.从装备结构优化设计和实践应用方法描述,通过3年的实践革新和验证,教学成果显著,进一步验证其作品在实践应用中成效显著.     

基于拓扑优化与正交实验设计的结构设计

针对机械结构力学性能的要求、优化设计的要求,采用一种联合应用了拓扑优化与正交试验设计的设计方法,该方法中拓扑优化的目的是经拓扑优化而得到材料分布的理想结构,从而避免经验设计,同时因拓扑优化的结构复杂、曲面难于加工,拓扑优化后必须进行以拓扑优化结果为基础的,并考虑了加工工艺的初始结构设计,因此该方法中采用正交试验法对考虑了可加工性和经济性而对拓扑结构进行调整的结构进行参数化和优化,并在求解最优解的同时科学、有效的减少了计算量,从而形成最终的结构设计。结构设计中具有类似设计要求的设计,可以借鉴该方法或参照该方法得以解决。     

一种多工位十字滑台的设计与分析

在汽车白车身焊接过程中,为了提高效率就要提高机器人的利用率。设计了一种多工位十字滑台,可以使工件在加工工位被进行机器人焊接等操作时,其他的工位完成上料、运输等动作。当工件被加工完成后,通过一个旋转台的转动,把待加工工件传送到加工工位,机器人可继续焊接。这样可使机器人的利用率接近90%,从而提高了生产线的效率。     

基于拓扑优化的高速精密数控车床床鞍设计

为满足现代数控机床的高精度、高效率、高速度要求,提高机床基础部件的静、动态性能及轻量化设计,基于有限元拓扑优化方法,以ADGM高速精密数控机床关键部件床鞍为对象,对其结构进行了优化设计。首先基于变密度法建立以床鞍质量为目标函数,静刚度和固有频率为约束的拓扑优化数学模型,然后依据拓扑优化结果获得床鞍最佳结构布局;最后在床鞍最佳布局基础上,按照真实设计需求形成工程设计方案,并完成床鞍的整体设计。结果表明,与原有设计方案相比,新设计方案在床鞍质量减少13%的情况下,最大位移降低幅度超过6%,床鞍一阶固有频率提高8%,床鞍二阶固有频率提高7%,床鞍三阶固有频率提高6.7%。验证了上述方法的有效性,为机床基础部件设计提供了理论依据。     

TX-1600G镗铣加工中心镗铣轴滑台结构拓扑优化设计

为降低镗铣轴滑台刚度、固有频率、重量对加工零件精度和加工效率的影响,以TX-1600G镗铣加工中心镗铣轴滑台为研究对象,应用结构拓扑优化变密度法,通过间接法建立镗铣轴滑台有限元拓扑优化模型。以应变能和模态特征值为目标函数,结构体积为主要约束条件,进行拓扑优化并综合加工工艺等其它因数,完成了旨在提高镗铣轴滑台动静态特性及X向运动性能的多目标优化设计。与原结构对比验证了该结构优化的有效性,为加工中心其他部件的拓扑优化及后续形状、尺寸优化提供了参考数据和基础。     

基于拓扑优化的天线座叉臂结构设计

针对某雷达天线座叉臂结构刚度不满足设计要求的问题,提出了将连续体结构拓扑优化方法应用到叉臂结构优化设计中,通过优化,确定满足刚度要求、重量最小化的叉臂结构中材料的最佳分布形式,并以此为依据对原设计方案进行了改进设计,仿真结果表明,改进后的叉臂结构刚度得到明显提高.     

基于接头拓扑优化的车身刚度优化

车身关键接头对车身刚度有决定性的影响.在车身弯扭工况下,各部分受力情况复杂,直接优化整个车身具有一定的盲目性,且需要更多的计算资源.为简化车身刚度优化问题,将车身刚度优化问题简化到接头刚度的优化问题上,首先确定指定接头在车身刚度下的受力情况,然后通过拓扑优化方法对接头结构刚度进行优化设计,再进一步验证方案在车身刚度上的...     

一种基于拓扑优化的直升机减速器机匣结构设计方法

直升机减速器机匣需要将复杂的旋翼载荷传递至机身平台,是直升机的重要承力部件。为了满足直升机长寿命、轻质量的要求,需要采用先进的结构设计方法。采用基于拓扑优化的方法,通过对直升机减速器机匣进行拓扑优化、结构重构、结构优化,设计出轻质量、低应力的机匣,并建立了基于拓扑优化的直升机减速器机匣结构设计流程。     

基于多工况模式拓扑优化的车架设计

利用载荷模式与约束模式表达工况模式,从车架性能入手,利用ANSYS多工况拓扑优化功能,对车架的结构进行设计及优化。同时在静态弯曲和制动两种基本工况模式下,通过一体式抽象车架模型进行拓扑优化性能设计。用伪密度分布图将小密度区域切除,得到车架的基本构造模式。再经过车架在多种不同工况模式下的力学性能分析,循环改进,最终得到合理的车架构造。在满足车架强度、刚度的情况下,进行车架固有频率的控制和轻量化设计,以提高车架的整体性能和节省材料。     

车轮NVH性能的拓扑优化

主要介绍利用HyperMesh＿OptiStruct模块对某乘用车车轮进行拓扑优化,以满足NVH性能要求。该方法以响应点的侧向动刚度及一阶模态为约束,以质量最小化为目标,对车轮进行拓扑优化分析;之后对优化前后的模型进行模态及动刚度计算,验证了优化方法的有效性。拓扑优化方法对车轮结构的局部微调有着重要意义,它可以帮助优化车轮减重窝的结构,建议在不大改造型的情况下使用。     

拓扑优化方法在产品设计中的应用探索

许多工程活动中,都会遇到零件的形状和性能之间的关系.所要解决的基本问题比较典型:如果给定了零件的大致外形以及零件与周围环境的分界面,那么产品的最优形状是什么.这项任务就是拓扑优化.借助于ANSYS软件对载重汽车车架进行结构优化设计,这对拓扑优化设计理论在产品设计中的应用是一种尝试.     

变速器壳体拓扑优化设计分析

介绍了变速器壳体设计的一般原则,简述了结构拓扑优化设计技术的基本功能,以实际开发项目中的变速器壳体技术设计为例,介绍了变速器设计的基本要求,提供了变速器壳体设计的一些经验数据,并阐述了壳体材料的选择和结构的工艺性.采用有限元分析方法,对变速器壳体进行拓扑优化分析,通过不同的拓扑优化方法,分析了先进设计方法的实现方式,为实现变速器合理优化设计提供了依据.     

基于ADAMS的夹持机械手虚拟设计及其结构优化

提出了一种可以精确控制的夹持机械手新结构,并分析了机械手手爪部分的多杆机构各杆件参数与夹持工件半径的关系。在此基础上,着重借助虚拟样机技术软件adams建立了机械手手爪部分多杆机构的参数化模型,并利用adams中的DS(设计研究)、DOE(实验设计),对其进行了分析和优化设计。     

基于APDL和分层优化技术的高速加工中心工作台的仿生优化

针对高速加工中心高加工精度和轻量化的设计要求,设计了两种有不同筋板结构的工作台,一种采用传统设计方法,另一种基于仿生学的设计;基于CAD/CAE一体化技术对其进行有限元分析;基于APDL和分层优化技术对优势明显的仿生设计工作台的筋板的尺寸进行了优化,得到了筋板的最优尺寸;通过静态分析和模态分析验证了优化方案的优越性,为实际生产提供指导,通过对生物优异特性的模拟、整理、分析、提炼,从而构思设计出具有类似于生物特征的一种新的设计思维的方法。     

基于整体叶轮加工后置信息的五轴机床整体结构配置优化

介绍了一种基于整体叶轮加工后置信息的五轴机床整体结构配置优化方法.后置信息包含整体叶轮加工过程中机床各轴位移信息和进给速度信息,通过提取分析后置信息,获取整体叶轮加工过程中机床各轴加速度信息.在此基础上根据机床结构,计算整体叶轮加工过程中各轴惯性力大小.以减小最大惯性力和整体惯性力为目标,改变机床运动链顺序,对机床结构配置进行优化,以提高机床的动力学性能,为机床设计人员提供了一种新的专用机床结构配置的优化方法.     

拓扑及参数优化方法在专用汽车车架结构设计中的应用

提出了将拓扑优化理论和结构参数优化方法综合应用于集装箱半挂车车架结构设计中的设计思想。在结构设计的开始阶段引入拓扑优化理论．先对结构进行布局优化,以获得较合理的初始结构方案,再通过结构参数优化设计,得到满足其强度和刚度及设计工艺要求的最优结构。探讨了拓扑优化设计过程中,基本结构建立、优化过程控制及优化结果分析与应用等问题。在ANSYS软件平台上进行了CAE软件包的二次开发．设计了集装箱半挂车车架优化设计专用软件模块。     

Magnetic circuit design by topology optimization for Lorentz force maximization in a microspeaker

Bipolar magnets are common in most magnetic circuits, but circuit efficiency can be enhanced if multipolar magnets are used instead. However, the use of multipolar magnets is rare. In this investigation, the possibility of using multipolar magnets for maximizing the Lorentz force in a microspeaker is considered. The design problem of a multipolar magnetic circuit is formulated as a topology optimization problem. The circuit design region is discretized by finite elements, and a material state among a multipolar magnet, a yoke and air for every element is so determined as to maximize a desired Lorentz force component. Numerical results show that multipolar magnetic circuits obtained by the topology optimization outperform a conventional bipolar circuit.     

Crashworthiness design and evaluation on the leading-cab structure of rolling stock using topology optimization

The leading cab of the rolling stock receives the greatest impact when frontal crashes occur. It has a complex structure due to the concentrated loads it must resist, and a need exists to enhance its performance while minimizing the weight of the cab. Therefore, during the design phase, the optimal material arrangement to enhance structural capacity should be sought. Here, topology optimization is applied to the design of a protective shell frame to enhance crash energy absorption. The design performance during a crash is then compared with the original shell frame design. The crash analysis of this research is performed using a finite element model consisting of an optimized/initial protective shell frame. The frame is tested in an accident scenario (crash at 110 km/h against a movable rigid mass of 15 ton). The results of the crash analysis validate the use of topology optimization in the conceptual design phase.     

五轴联动加工中心主轴系统的结构优化

对五轴联动加工中心主轴系统进行动力学仿真分析,对原主轴系统的轴承支承系统和主轴结构进行了动态优化设计.针对主轴前端的单排轴承的不足,提出了双排轴承的设计方案.对于主轴结构,论文建立了以主轴前端动态变形最小为目标函数的优化模型,对主轴结构进行了优化设计,从而提高了主轴系统的静力学和动力学特性,满足了设计要求.     

加工中心在线复合式检测定位技术

针对当前加工中心在线接触式检测方式单一、检测效率低,难以快速、自动地实现复杂工件在加工过程中的检测定位等问题,提出一种加工中心在线复合式检测的原创设计方案.基于非接触和接触式检测原理,设计了可以集成于加工中心刀库的复合式检测装置;通过对工件非接触检测数据的特征提取,并与工件计算机辅助设计进行特征匹配,实现了工件检测定位的自动化;基于所提的复合式检测流程,灵活地选用不同的检测方式,既满足了工件各特征的检测精度要求,又缩短了工件的整体加工检测周期.以三孔工件为检测对象,经复合式检测后,合理地给出了工件各特征的检测结果,表明该设计方案是切实可行的.