精密磨床横梁的轻量化设计

横梁是磨床的主要承重部件之一.传统机床设计根据经验确定机床的结构参数,造成其尺寸比实际加工需要大的多.本文首先利用ABAQUS对横梁进行有限元分析,验证其原始结构的合理;然后对其内部结构参数进行灵敏度分析,验证对横梁的动态性能和静态性能影响较小的尺寸;最后提出横梁的优化方案.     

玄武岩纤维树脂混凝土填充结构机床横梁优化及性能分析

为探索提高机床基础件静动态性能和轻量化新途径,选取桥式龙门加工中心的移动横梁为研究原型.在满足刚度要求和轻量化条件下,初步设计了玄武岩纤维树脂混凝土(BFPC)填充结构横梁.以填充结构横梁外壳厚度为设计变量,通过响应面法分析变量对所设计横梁的质量、最大静应力等的影响,将原型横梁的最大应力和最大应变作为约束条件,填充结构横梁的前两阶固有频率最大、响应幅值最小及质量最轻为多目标函数对其进行优化设计.通过仿真分析方法对优化前后的填充结构横梁和原型横梁的静动态性能及质量进行对比分析.研究结果表明:BFPC填充结构横梁静动态性能得到明显改善的同时,其质量减轻7.11%.综合利用模型实验和有限元仿真方法对BFPC填充结构横梁自由模态进行对比分析,进一步证明了其在提高机床基础件以及整机静动态性能方面的有效性.     

放顶煤液压支架插板千斤顶防护装置的设计

放顶煤液压支架后部放煤煤块较大时,插板千斤顶非常容易被划伤,最后导致插板千斤顶漏液,从而设计了插板千斤顶防护装置保护插板千斤顶,本文介绍了该防护装置的设计思路、工作原理、及拆装方法等。     

空间碎片防护结构效能评价仿真系统和应用

论述了流星体/空间碎片(M/OD)防护的重要性,给出了自主开发的空间碎片防护结构效能评价仿真平台总体框架.通过分析不同防护参数及碰撞参数条件下的防护结构效能,总结了防护间距、防护屏厚度、碰撞速度和碰撞角等参数对空间碎片防护结构效能的影响规律.针对基本的Whipple防护结构,碰撞速度V<3 km/s时,防护结构的防护效能不受防护间距变化的影响,碰撞速度v>3 km/s时.防护间距越大.防护结构的防护效能越好;Whipple防护结构的防护屏厚度越大.防护结构抗空间碎片撞击的能力越强.即其防护效能越好;在整个碰撞速度范围内(0～15 km/s),防护结构的防护效能呈现出3种不同的变化趋势,且防护结构的防护效能随碰撞角增大而提高.提出了一种波纹填充式防护结构,确定了可有效防护小尺寸空间碎片的防护设计参数.     

基于混合元胞自动机的铝合金保险杠横梁设计

为提高保险杠横梁的耐撞性并考虑轻量化的要求,提出铝合金横梁结构的设计方法.建立耐撞性有限元仿真模型,基于混合元胞自动机方法进行耐撞性拓扑优化,根据材料分布得到H型梁的结构;采用Kriging近似模型技术,进一步优化拓扑优化后的截面尺寸.结果表明,所提出的结构设计方法可以得到合理的截面形状和尺寸,提高了保险杠横梁耐撞性且实现了轻量化设计.     

龙门加工中心横梁的优化设计

通过对某横梁进行静、动态特性分析，找出横梁的薄弱位置，以横梁的柔度最小为目标函数，运用变密度法对其进行拓扑优化，确定去除材料。通过对4种不同结构筋板的静态性能和动态性能进行比较，确定了井字型结构性能最优。优化结果表明，改进后横梁的质量减少2 508 kg，位移变形量减小16.29%,1～3阶模态的固有频率分别提高了7.40%, 7.72%, 12.32%，为龙门加工中心横梁的结构设计提供了一定的理论依据。     

基于软岩巷道底鼓防治的梁锚 结构参数确定方法

针对在巷道底板单一采用竖直锚杆防治底鼓的局限,提出一种梁锚结构方法,可以有效防止出现软岩巷道底鼓现象.该梁锚结构由竖直锚杆、横梁、纵梁组成,横梁用竖直锚杆连接,纵梁将相邻的横梁相连,使得竖直锚杆、横梁、纵梁形成整体支护结构.同时在理论上分析基于软岩巷道底鼓的形成机理及底板的运动趋势,根据横梁受力特点,确定了竖直锚杆的长度的取值大小和横梁的设计参数.     

小议简支梁桥主梁及横隔梁内力计算分析

结合桥梁设计工作实践经验论述了简支梁桥主梁及横隔梁内力计算,设计一座桥梁首先要重视总体方案、桥型及布置得合理性。上部结构的跨径及构造形式等技术指标被确定后,就要进行各部件的详细计算。从简支梁桥的受力情况和材料的用量来看,主梁是最主要的跨越构件,横梁只是起分布荷载的作用,大部分都在主梁的设计上而对于横梁,只是在给定的尺寸下,进行配筋和应力验算其目的在于为今后类似工程提供设计、施工、监理等参考资料。     

儒教的家族观与后现代意义

白车身结构显著影响整车性能,而车身框架是车身设计的基础.在某MPV车型概念设计阶段,通过参数化技术,快速将车身主要框架划分为梁和接头结构.分别局部刚化处理49处左右对称结构,分析各结构对扭转刚度、弯曲刚度、后部扭转模态影响的灵敏度.结果表明,D柱下段、顶盖后横梁、下地板后纵梁等结构的单位质量对扭转刚度贡献量超过5%;后地板横梁、前地板后纵梁、后地板纵梁等结构单位质量对弯曲刚度的贡献量超过4%.通过8处灵敏度较高的结构优化和厚度优化,同时对性能影响小的结构减薄、减件,结合工艺改进,实现白车身质量不增加,扭转刚度提高9.0%,弯曲刚度提高4.8%,后扭模态提高2.0%.     

液氮温区双试件防护热板装置设计及研制

介绍了一种液氮温区（-196 °C）双试件防护热板装置的设计原理与结构.针对该装置在低温工作的特性,采用不同于传统常温防护热板装置的结构形式、加热方式和温度测量方法,设计并研制了适用于液氮温区的防护热板装置.设计中,热板采用了线热源式加热器,并使用液氮容器作为冷板提供测试所需的低温,在装置中设计了方便的夹紧结构和具有隔热作用的滑动结构.给出了该装置的温度、输入功率、计量面积和厚度的测量方法,并进行了不确定度分析.     

基于梁与接头灵敏度分析的白车身刚度模态优化

白车身结构显著影响整车性能,而车身框架是车身设计的基础.在某MPV车型概念设计阶段,通过参数化技术,快速将车身主要框架划分为梁和接头结构.分别局部刚化处理49处左右对称结构,分析各结构对扭转刚度、弯曲刚度、后部扭转模态影响的灵敏度.结果表明,D柱下段、顶盖后横梁、下地板后纵梁等结构的单位质量对扭转刚度贡献量超过5%;后地板横梁、前地板后纵梁、后地板纵梁等结构单位质量对弯曲刚度的贡献量超过4%.通过8处灵敏度较高的结构优化和厚度优化,同时对性能影响小的结构减薄、减件,结合工艺改进,实现白车身质量不增加,扭转刚度提高9.0%,弯曲刚度提高4.8%,后扭模态提高2.0%.     

基于振动速度与噪音的横梁动态特性优化

针对某型小五轴高精密数控机床加工精度不高的问题,对其横梁的动态性能进行研究.采用锤击模态测试实验与有限元模拟计算相结合的方法,对横梁的固有频率进行研究;测量主轴不同转速下的振动速度和振动噪音,通过赋权处理,建立振动评价指标方程,得到优化目标;对所研究横梁进行形状优化.试验与仿真所得固有频率最大误差为5.76%;基于主轴振动情况确定83~117 Hz的频率范围,作为横梁设计时需要避开的低阶固有频率范围.经过形状优化后,横梁的一阶固有频率为139 Hz,相较于原横梁增加了约20.870%,横梁的动态性能得到改善.     

双转子环形绕组感应电动机设计

针对环形绕组感应电动机绕组材料利用率低导致电动机的效率和功率因数偏低的问题,提出了一种双转子环形绕组感应电动机(DRRWIM)的设计.首先分析了DRRWIM的结构、磁路和电路特点,根据分析结果提出一种电动机设计方法.通过该设计方法确定了电动机的基本尺寸,再利用三维有限元仿真分析方法对电动机的电磁性能进行仿真计算.最后根据得到的性能数据与同功率同极数的Y型传统感应电动机进行对比.结果表明,仿真计算验证了DRRWIM设计方法的准确性,电动机的对比证明DRRWIM更加高效节能.     

一种用于绕线机的智能护手装置

论述了绕线机存在的安全隐患以及现有防护技术的缺陷,设计了一种绕线机防护装置。该装置根据操作人员手的大体位置、危险程度,对绕线机进行智能化减速,以达到安全防护的目的。绕线机安全防护装置具有智能化、成本低、体积小、控制较精准等优点,有很好的经济效益和广阔的发展前景。     

基于网格变形与代理模型的横梁参数化建模与轻量化优化

建立了包含导轨结合面的横梁有限元模型,并通过模态实验验证了有限元模型的正确性,在多种极限工况下对原横梁进行了静动态特性分析与评价;针对现有优化方法的不足,采用了一种新的优化设计方法:通过网格变形技术实现结构尺寸的参数化建模,基于拉丁超立方采样、相对灵敏度分析和Kriging近似模型建立横梁结构优化的代理模型以代替现有的有限元仿真模型;以体积最小为优化目标,以刚度、强度和动态性能不变为约束条件,采用遗传算法进行优化设计.优化结果表明:在保持横梁最大变形、静刚度以及一阶模态频率基本不变的情况下,横梁总质量减少了58 kg(减少了5.9%).     

液压机下横梁结构拓扑的进化结构优化

针对传统的形状尺寸优化方法难于获得全局最优解的问题,应用基于应力突变率的双向进化结构优化(BESO)算法对传统三梁四柱式液压机下横梁进行结构拓扑优化,分析进化历程和参数指标.算法实现了液压机下横梁最优结构拓扑和形状尺寸优化的一致,获得了合理的液压机下横梁新型拓扑结构.有限元分析对比表明,新结构实现了结构最大应力最小化和应力分布均匀化,提高了材料利用率.     

一种气动电磁阀的设计

针对常用的电磁阀产品有尺寸较大、能耗较高、寿命较短等问题。为进一步研究电磁阀设计结构中对性能造成影响的关键因素,设计了一种汽车发动机进气系统的电磁阀并进行了结构参数分析和关键零件的力学仿真。通过对试制样机的性能测试验证理论设计方法的正确性与有效性。设计过程中根据工程上计算电磁力的方法确定电磁阀的性能参数和结构尺寸,利用数学模型对数组进行分析,通过图表确定最优结构尺寸。理论分析在设计电磁阀过程中可以较快找到关键结构,以便在具体设计时准确选取结构参数从而提高设计效率以及提升设计质量。     

天线精密测量支撑台架结构分析与优化

在紧缩场中进行天线测量,天线定位结构型式及整体刚度性能非常重要.根据天线测量中心运动范围及精度要求,为减小部件之间的错位公差,采用分段整体结构封闭设计,设计了一种新的天线支撑台架结构方案,详细进行了结构变形刚度分析,提出以比刚度高和系统重量低为双指标的优化函数.最后,以结构尺寸为基本变量,采用模拟退火算法,得出了天线支撑台架的具体结构尺寸.     

基于ANSYS的木托架吊运工况的挠度分析

基于有限元分析软件对用于薄钢板材等运输包装的木托架在吊运工况下的挠度特性进行分析.通过相应的理论分析,确定木材为正交异性的材料,建立了木托架吊运工况下的有限元模型,并确定了不同木托架在吊运过程中的挠度特性.在吊运工况下同等尺寸外伸梁木托架比田字型木托架挠度变化小,结构更稳定;增加横梁的数量可以增加木托架的结构稳定性.研究结果可对木托架的设计和生产应用提供理论依据.     

龙门铣床横梁结构方案设计分析

为了研究龙门铣床横梁结构的静动态性能,根据龙门铣床横梁属于薄壁结构这一特点,基于板壳理论采用板壳单元对横梁结构进行了建模,在方案设计时建立了3种结构形式的横梁。在方案比较中,应用有限元方法对3种横梁结构的静动态性能进行了仿真,得到了静载荷作用下3种横梁的变形、应力分布和固有频率以及加工时的谐响应。通过对3种横梁静动态性能的比较,证实O型梁的静动态特性优于其它两种结构形式。