龙门加工中心动态特性的有限元模态分析与结构优化

为了改善某龙门加工中心的动态特性,对龙门加工中心各主要结合部进行等效处理,建立了龙门加工中心整机有限元模型,对其整机进行模态分析,确定了整机动态性能的薄弱环节。针对滑枕导轨结合部刚度不足提出了2种改进方案,通过整机的有限元模态分析和固有频率的比较,得出采用高刚度的导轨滑块副作为滑枕导轨优选方案。在此基础上针对滑枕抗弯刚度不足提出了3种结构改进方案,再次通过整机的有限元模态分析和固有频率的比较,最终选出了龙门加工中心结构动态特性的最优改进方案。研究表明：机床整机结构的模态分析与结构优选是提高机床动态性能的有效手段。     

TK13250E数控转台立卧式安装下静刚度优化

针对TK13250E数控转台在不同安装方式下,因静刚度的波动而影响加工精度与表面质量的问题,提出了转台的静刚度优化分析方案。利用ABAQUS有限元软件,分析了立、卧式安装方式下的静刚度状况,研究了不同半径下轴向、径向刚度与工作台的非线性关系。采用工作台面的轴向、径向刚度的数学期望为评判标准,筛选出高于期望的工作区域,在所选区域进行加工操作分析,得出了此区域的刚度波动较于其他区域显著减小,有利于提高零件的加工质量。该研究方法对于转台的早期设计和优化有着重要的工程应用价值。     

考虑碳排放约束的加工中心布局优化

为解决加工中心布局与经济、环境效益之间的匹配问题，笔者在系统布置设计（system layout planning，SLP）方法基础上，对加工中心的物流和非物流相互关系进行了系统分析。考虑碳排放约束对布局的影响，建立了基于搬运成本和碳排放成本最小化、非物流关系以及面积利用率最大化的多目标优化模型；分别应用SLP和遗传 和声算法（genetic algorithm harmony search，GA HS）对实际中的加工中心作业区域布局进行优化；最后对2个方案的优化效果进行对比。结果显示：GA HS布局方案与传统SLP布局方案相比，物料搬运及碳排放成本共节约了29.6%；面积利用率与非物流关系上GA HS布局方案分别提高了16.2%和2.5%。该研究有效解决了考虑碳排放约束下的加工中心布局优化问题。     

绷缝机橡胶垫隔振性能优化设计

针对绷缝机高速运转时各运动组件产生较大的惯性力和惯性力矩,对机架及其他相关部件产生激励,带来强烈的振动以及噪声,而严重影响机器工作精度的问题,课题组对绷缝机橡胶垫隔振性能进行了优化设计。通过振动理论分析绷缝机橡胶垫对整机振动的影响,建立绷缝机橡胶垫刚度计算有限元模型,评估现有橡胶垫刚度。在此基础上,建立了绷缝机整机多体动力学模型,计算针板处振动位移并与实测结果对比,验证模型的可靠性。基于此模型选取橡胶垫的刚度作为试验因素,利用正交试验法完成橡胶垫刚度优化方案设计,通过仿真计算优化方案针板处振动位移峰值降低了11.7%,表明橡胶垫刚度优化对绷缝机振动性能改善具有一定作用。该方案不用对机器内部结构做任何改变,可实施性强,可作为整机振动性能改善辅助方案。     

采用传递路径分析的纯电动车减速器啸叫噪声优化

对纯电动车在加速过程中的车内减速器啸叫噪声进行了分析,经试验发现该啸叫噪声主要是由后悬置支架刚度不足引起的。将试验与有限元分析相结合,从振动传递路径方面着手,提出了后悬置支架的优化方案,提高了后悬置系统的隔振性能。试验验证结果表明:该方案对改善车内减速器啸叫噪声效果明显。     

鱼雷罐车车架结构优化设计

论述了鱼雷罐车车架的优化原理及过程，以车架前后工作台的8根短纵梁为优化对象，通过对钢板厚度的参数提取，采用APDL参数化优化设计方法进行优化，在保证车架整体刚度和强度的前提下，去除四根短纵梁，降低了车架自重，提高了经济效益。     

边坡稳定可靠性与经济优化分析

把边坡稳定的可靠性分析方法和极限平衡分析方法进行了简要的对比，主要在分析原理和结果上，阐明了可靠性分析方法在这两点上较极限平衡法的优越性。在可靠度的基础上对边坡进行经济分析，从经济最优的角度给出边坡设计的建议方案，结合工程实例说明了该方法的实用性。     

高剪切均质机转子齿变形的可靠性研究

目前高剪切均质机转子系统转速有不断提高的趋势，这对均质设备工作的可靠性提出了新的挑战。课题组以转子系统为研究对象，提出了高速转子齿径向位移的数学力学模型,在此基础上结合机械结构可靠性设计理论,以均质机转子的工作转速、齿全高、底厚和齿厚为变量,导出了转子最外层齿顶径向位移变形的可靠度计算函数。实例分析结合有限元计算结果表明该位移可靠度公式是正确的，实践也验证了该型号的高剪切均质机具有良好的工作可靠性。所得结论同时也为新型高剪切均质设备转子的设计与优化提供一定的参考依据。     

基于ANSYS Workbench的深松机机架静力学分析及轻量化设计

深松技术是机械化保护性耕作的关键技术。针对深松机机架静力学性能较差及质量较大等问题,开展了基于ANSYS Workbench的深松机机架静力学分析及轻量化设计。通过Solidworks建立了深松机的三维模型,并用ANSYS Workbench对机架的静力学性能进行有限元分析;采用solidThinking Inspire软件进行机架的拓扑优化,从减少质量和提高刚度2个角度考虑,并对优化后的机架进行验证。结果表明:优化后的机架最大应力降低了31. 30%,质量减少了39. 03%,且固有频率与拖拉机振动频率差距较大,有效地避免了共振现象的发生。通过本次优化设计,提高了机架的静力学性能和稳定性,满足了深松作业要求。此方法可以为深松机机架的设计和优化提供参考。     

聚丙稀纤维网湿喷混凝土隧道衬砌结构的可靠度分析

根据可靠性理论的基本原则和方法。按现行隧道设计规范所采用的“荷载结构”模式，对单线铁路隧道聚丙稀纤维网湿喷混凝土隧道衬砌结构进行了可靠度分析．用实例验证了方法的可行性。     

基于拓扑优化的折弯机结构优化设计

针对传统折弯机设计存在结构过于保守、笨重等缺点,以某数控液压折弯机为研究对象,利用Pro/E建立三维模 型,并根据有限元理论应用ANSYS Workbench软件对折弯机进行拓扑优化。以轻量化为目标,基于拓扑优化结果,给出 初步优化模型,再通过尺寸优化确定墙板和加强板厚度。最终给出满足强度刚度要求的结构优化方案,并使总体质量减 少。研究提出了在折弯机结构优化设计中,将拓扑优化与尺寸优化相结合的设计方法。     

一种新型虚轴机床的结构设计与位置分析

提出了以四自由度空间并联机构作为主进给机构,辅以双向移动工作台实现多坐标数控加工的一种新型虚拟轴机床的结构设计方案。该虚拟轴机床具有工作空间大、灵巧性好、位置与姿态解耦等优点。计算了主进给机构的自由度,给出了位置反解的方法,推导了位置正确的封闭方程,并给出了数值实例。     

压铸机合模机构的正交回归优化设计

在对压铸机合模机构的优化设计中,采用正交回归设计法建立结构性能与设计变量的近似函数,对近似函数进行优化,从而有效地解决了结构优化设计过程中优化方法需要反复进行三维有限元分析而引起的超大计算量问题;这种方法对实际应用中大量存在而又无法得到解析式的结构优化问题有着普遍的意义。     

基于ANSYS Workbench的双刀立式车床横梁静动态分析

为了研究双刀立式数控法兰车床的薄弱部位,并对薄弱部位进行静动态分析,为优化设计提供依据。通过 SolidWorks三维软件建立整机三维模型,在ANSYS Workhench中,对整机简化模型进行模态分析,发现横梁是整机中的 主要薄弱零件。取双刀架处于横梁中部位置时为极限工作位置,对横梁进行静态及模态分析,获得横梁的应力应变分 布、固有频率和振型,分析表明：横梁中间位置变形最大,局部刚度分配不均匀,会影响机床的加工精度。通过静动态分 析找出了零件的薄弱部位,为横梁的优化设计提供一定依据     

城市立体交叉方案的集对分析模型研究

基于集对分析理论,提出了城市立体交叉设计方案的评价模型,运用层次分析法建立了各评价指标的层次结构,确定其权重,消除了专家评定确定权重时的人为因素干扰,提高了设计方案评价的可信度,为城市立体交叉设计方案的选优提供了简单、实用的评价方法.     

螺杆钻具马达线型的优化设计

应用齿轮啮合理论原理，采用三次样条函数作为拟合曲线进行数值分析，得到离散的定子与转子共轭线型.以简单函数寻找解析解的方法为基础，扩散到以数值分析为基础寻找优化解的范围.将简单函数求解法与三次样条插值法进行比较，证明了优化方法的有效性与可行性.     

反应器超静定支架支撑杆的应力研究

某反应器转轮由超静定支架支撑,无法用理论方法进行受力计算及分析。为了确保其安全性,对受力杆件进行 了现场应力测试,测量数据重复性较好,可信度较高。在此基础上,研究和分析了该超静定支架中受力杆件的应力、应变 情况及其变化规律,确认了该反应器转轮系统强度及其安全系数足够;提出了在强度校核时必须考虑疲劳强度问题及改 善加工和安装精度以提高系统的安全性。     

柔性地基上框架—桁架结构斜撑刚度优化

本文在文献〔１〕刚性地基上框架—桁架结构斜撑刚度优化数学模型中,考虑结构—地基相互作用,将位移相互作用影响系数引入优化数学模型中．经对计算结果的回归统计,得出柔性地基和刚性地基上斜撑刚度间的关系,使复杂的优化结果便于工程设计应用     

基于综合平衡法的花盆件浇注系统优化设计

：针对浇注系统的不合理设计对制品质量产生重要影响的问题,提出利用综合平衡法对浇注系统优化的方案。以 塑料花盆件为研究对象,在Pro/E中建立模型,借助Moldflow的分析功能,选用PP材料,采用点浇口填充方式;结合正交 试验法来分析塑件结构、浇口尺寸和浇口个数对制品翘曲变形量和体积收缩率的影响规律;采用极差分析法分别研究产 生最小翘曲变形和最小体积收缩率时的因素组合;运用多目标综合平衡法,选出同时满足最优翘曲变形量和体积收缩率 的因素组合,并进行验证分析,从而证明了优化方案的合理性。该设计控制了收缩变形的产生,使产品质量得到了一定 改善,为模具设计提供了参考。