机械臂轻量化设计方法研究

基于有限元方法对机械臂结构进行轻量化设计研究,对比不同优化方案的效果,并从模态、强度二方面对优化结构进行有效性验证。首先建立了机械臂结构的几何模型,对初始几何模型进行静强度分析,在此基础上进行轻量化方法研究,重点对比了两种不同优化方案的轻量化效果以及强度结果,最后对较优方案的设计模型进行模态分析,验证其动态特性。结果表明,两种优化设计方案均有较好的轻量化效果,较原始模型减重35%左右,其中基于变形最小化的优化模型结构更为合理,具有更好的结构强度,且动态特性满足设计要求。     

挖掘机动臂闭式节能驱动系统参数匹配

为了提高混合动力/电动液压挖掘机驱动系统的效率,提出了一种基于闭式系统和能量回收的液压挖掘机节能驱动系统参数匹配方法。分析了节能驱动系统的结构、工作原理及负载特性。以减少蓄能器安装体积、保证动臂非对称油缸的流量匹配和延长蓄能器使用寿命为约束条件,对节能驱动系统中液压蓄能器、泵/马达、电动/发电机等主要元件进行了参数匹配。在所建立的模型上对匹配结果进行了分析,结果表明,进行参数匹配后蓄能器和补油泵组成的补油系统满足动臂非对称油缸两腔的流量差,且蓄能器压力波动满足工况的要求,同时新型闭式节能驱动系统的节能效果达到了55%,不仅实现了无阀控制,同时实现了负值负载的能量回收。     

开沟铺管机高程主控臂轻量化设计

高程主控臂是开沟铺管机执行机构中的关键部件,其结构强度决定整机运行可靠性,质量大小影响高程控制响应速度.结合实际作业工况,基于有限元方法,通过静力学分析、瞬态动力学分析得到高程主控臂力学特性.基于力学特性,通过定义设计变量、约束条件及优化目标,对高程主控臂结构进行尺寸优化.结果表明,优化前的结构稳定性偏于保守,远高于设...     

挖掘机动臂在Pro／E中的动态模拟与分析

挖掘机设计中困扰设计人员的可能要算动臂机构的受力分析和运动轨迹的校核，它的好坏直接影响挖掘机的性能，对其进行运动仿真和受力分析是解决问题的重要手段，也是设计的基础。采用Pro／ENGINEER软件建立挖掘机动臂的3D运动仿真模型，全方位显示了动臂的运动轨迹，分析了三个液压轴在动臂运动过程中的受力状况。     

挖掘机动臂在Pro/E中的动态模拟与分析

挖掘机设计中困扰设计人员的可能要算动臂机构的受力分析和运动轨迹的校核,它的好坏直接影响挖掘机的性能,对其进行运动仿真和受力分析是解决问题的重要手段,也是设计的基础.采用Pro/ENGINEER软件建立挖掘机动臂的3D运动仿真模型,全方位显示了动臂的运动轨迹,分析了三个液压轴在动臂运动过程中的受力状况.     

基于ANSYS的汽车结构轻量化设计

建立了基于ANSYS的某型号半挂车车架的有限元模型,并且进行了模拟实际工况的应力计算和试验验证。从有限元分析结果出发,形成了优化设计的数学模型,通过计算提出较为合理的车架轻量化设计方案。     

基于遗传算法的起重机桁架结构轻量化设计

现代工业化的大型机械设备主要以起重机械为主,桁架结构又是起重机的主要部件.传统的设计方法设计出的桁架结构精度误差较大,得不到最优的结构,会缩短起重机的使用寿命.本文使用改进的遗传算法对起重机主梁进行优化.结果表明,改进的遗传算法收敛时间缩短,优化后起重机主梁的总质量减轻了12.34％,并且优化后起重机主梁的最大位移在设...     

机动取土器取土杆结构的设计

土壤成分影响着农作物的质量与产量,因而对于土壤破坏的研究与修复,是一项重要的工作。土壤的取样,有时需在土壤表面取土,有时需要在地面下某深处取样,需要一种专用取土器进行取样。为此,着重研究了机动取土器取土部分,设计了一种新的取土杆结构,使得在只需更换取土结构的情况下,满足不同规格的取土要求,以便于方便、快捷取土。同时,应用Ansys软件对其进行有限元分析,确保所设计结构的可行性。设计的取土器能满足不同规格土壤取土要求,为取土器结构设计提供了一种新思路。     

机动水稻插秧机转臂滑道机构的设计(一)

机动水稻插秧机转臂滑道机构的设计一文提出可供实际应用的设计方法。全文分两部分:第一部分对全国各省(市、自治区)1977年以前定型推广的15种同类机型的转臂滑道机构的参数作统计分析,初步找出规律性的东西,以便能够为今后的设计提供理论依据;第二部分对全国1978年统型的滚动直插式机动插秧机的转臂滑道机构作设计说明,从生产试验和设计理论方面证明统型机保持和发展了原有较好机型的优点,进一步完善了设计方法。     

机动水稻插秧机转臂滑道机构的设计(二)

本文是刊于本刊第10卷第1期的《机动水稻插秧机转臂滑道机构的设计(一)》一文的续篇。2Z系列机动水稻插秧机包括九种机型,已于1979年8～11月全部鉴定定型,全系列统一采用转臂滑道机构控制秧爪的分插运动轨迹。本文根据系列插秧机转臂滑道机构设计参数的选择和生产试验的结果,较系统地阐述有关设计要点,初步提出了可供实际应用的设计方法。     

重型车车架轻量化设计研究

利用Hyperworks软件平台,建立车架的有限元模型,并对其进行有限元分析.然后以此为基础对车架进行尺寸优化设计,以车架横纵梁的厚度作为设计变量,车架总质量最小作为优化目标,通过优化迭代得到结构尺寸最优的车架.通过优化迭代计算,新车架的总质量减少了22.9%,通过优化前后性能的对比分析,优化后结果符合设计要求.     

三自由度苹果采摘机械臂动力学分析与轻量化设计

针对工业机械臂苹果采摘时运动规划复杂、自由度多、控制难等问题,本文研制了一款轻量化结构的三自由度苹果采摘机械臂。首先,针对苹果采摘工作要求完成了机械臂的结构设计与运动学分析。机械臂采用平行四边形结构,通过后置动力源减小整机转动惯量,且臂展长,工作空间大,运动时树枝干扰小,更适用于苹果采摘。其次,采用牛顿-欧拉方程建立动力学模型,完成机械臂苹果采摘仿真,通过动力学模型的理论数据,以减轻机械臂自身质量为优化目标,对臂及其关键部件应力及应变进行分析,计算不同轻量化方案下的应力、应变,从而选取最优的轻量化方案。通过对比轻量化前后机械臂仿真数据,骨棒型轻量化方案驱动力矩峰值分别降低21 N·m和15 N·m,均降低约20%,整机质量下降1.8 kg,降低32.1%,且轻量化后机械臂保持良好工作能力。根据优化结果,搭建了三自由度苹果采摘机械臂物理样机,通过试验得到大、小臂最大驱动力矩为92、63 N·m,基本符合仿真结果,验证了动力学模型的正确性。     

某越野车悬架下摆臂的结构轻量化设计

针对某越野车悬架的摆臂结构,应用轻型的铝合金材料替代原来的钢板材料。在结构的概念设计阶段,基于摆臂的多工况工作环境,采用密度法的拓扑优化技术,实现了摆臂结构的轻量化设计。最终,该越野车的悬架下摆臂实现减重12.10%     

挖掘臂电液伺服系统非线性辨识

针对机理建模存在未建模动态及其参数辨识难的问题,采用由分段非线性模块、线性时不变动态模块及间隙非线性模块串联组成的Pseudo-Hammerstein-Wiener模型来描述挖掘臂电液伺服系统。利用关键变量分离原理将系统模型化解为最小二乘格式,再采用带中间变量估计的改进递推最小二乘算法进行辨识。实验表明,辨识所得Pseudo-Hammerstein-Wiener模型能很好地逼近实际系统,误差比Hammerstein及线性模型分别减少29%及68%。     

小型甘蔗收获机台架结构分析与轻量化设计

为满足减少机器能耗、提高整体刚度的需求,基于产品轻量化思想对小型甘蔗收获机台架板件厚度进行尺寸优化设计。以台架板件加权特征值最小为优化目标、台架质量为约束,采用规划法对板厚进行优化设计,得到结构厚度的最优尺寸。优化后结构的1阶固有频率由25.91Hz增加到29.08Hz,提高了12.23%,台架的刚性得到加强。此外,通过尺寸优化设计,台架质量在原来的基础上减少了12kg,达到轻量化的目的,可为同类甘蔗收获机台架的轻量化设计提供参考。     

新能源汽车结构轻量化关键工艺的研究

随着我国社会经济水平不断的发展和科学技术的不断创新,新能源汽车技术在我国取得了不小的成就,新能源汽车的质量逐渐变轻,并向着节能低碳的方向发展。与传统的新能源汽车相对比,人们对汽车的质量要求越来越高。为了更好地满足人们对新能源汽车的需求,需要不断针对目前的新能源汽车制造技术进行深入的研究,从而研发新型的汽车制造技术,同时,在原有的基础上利用高科技全新电子设备,尽可能实现新能源汽车的轻量化工艺设计,进一步满足更多客户的实际需求,并创造更多具有价值的效益。文章针对当前时代下新能源汽车结构轻量化工艺设计展开深入的分析。     

全承载式客车车身结构轻量化研究

结合当代汽车行业发展对于车身轻量化的新需求,通过搜集某款客车车身CAD以及UG三维图纸,利用Workbench建立了车身骨架有限元模型。分析了4种工况下客车车身骨架的应力应变分布,提出了相应结构上的轻量化改进方案,在保证车身在不同工况下刚度、强度要求的前提下,车身重量相对原来减轻了4.916%,达到了车身轻量化的目的。     

汽车轻量化耐撞缓冲吸能结构的设计

为了兼顾汽车结构轻量化和安全性的使用要求,同时提高汽车耐撞性结构的综合吸能效率.基于硬质聚氨酯泡沫优异减振性能,以及铝蜂窝结构良好的力学性能及吸能特性,将聚氨酯泡沫与铝蜂窝结构相结合制备了聚氨酯—蜂窝复合吸能结构,分析了泡沫密度、铝板结构参数变化对其耐撞吸能特性的影响.结果表明,采用轻型聚氨酯泡沫作为铝蜂窝芯填料,显著...     

复合材料电池箱的轻量化设计研究

为了解决电动汽车的续航和强度刚度问题,以某汽车的电池箱为研究对象,实际测量尺寸并在CATIA中建模后导入ABAQUS建立仿真模型,进行电池箱的2种组合工况下的静强度和约束模态分析。针对电池箱的仿真分析结果,再使用碳纤维复合材料T300/5222进行材料替代,运用等代设计法对T300/5222的厚度进行设计以及铺层角度确定,结果表明,复合材料电池箱的动静态性能提高,电池箱质量降低,轻量化效果显著。