基于拓扑优化技术的钻床底座加强肋的布局研究

运用相对密度法,以最大位移和模态频率为约束,并添加工艺约束,对钻床的底座进行拓扑优化;根据拓扑优化的结果进行加强肋的布局,并对优化结果进行静力、模态、谐响应分析,以验证优化结果。     

基于HyperWorks的防爆胶轮车结构拓扑优化设计

使用ADAMS对原模型进行了运动学分析,依据胶轮车的刚度设计要求,利用Hyper-Works对其进行了结构拓扑优化求解;根据优化结果减薄了主框架钢板厚度并在在初始结构上布置了横梁作为加强肋。在ANSYS中对新模型进行了动静态分析,结果表明车架的整体刚度得到提高,体现了拓扑优化方法在汽车零件初始设计中具有重要的理论意义和实际应用价值。     

深部回采巷道锚固失效分析及支护对策

针对深部回采巷道围岩变形导致锚杆支护失效的问题,提出通过改善锚杆受力状态、改变锚杆锚固方式、优化杆体形状,减少锚杆破断的方法,在此基础上,设计了1种新外形结构的螺纹钢锚杆。进行了实验室拉拔试验,结果表明:矿用右旋锚杆、左旋锚杆和大肋间距高强锚杆的平均拉拔力为136.9、106.1、147.6 kN,且大肋间距高强锚杆吸能效果更好。在现场试验前,先对回风巷的围岩结构进行探测,包括顶板钻孔窥视和松动圈测试,依据围岩结构探测结果,确定最终的巷道支护方案。回风巷采用原支护方案和大肋间距高强锚杆全锚支护2种方案支护,并对顶板离层和锚杆受力进行实时监测,试验结果表明:大肋间距高强锚杆支护的巷道顶板最大下沉量较原支护方案减小36.4%,顶板离层量较原支护方案降低24.1%;顶板和两帮锚杆受力的结果显示大肋间距高强锚杆支护较原支护方案锚杆受力更小,两种支护方案顶板锚杆受力最大值分别为442.9 MPa和78.1 MPa,改进方案较原支护方案降低了82.4%;其回采期间,全锚大肋间距高强锚杆支护方案与原支护方案相比,支护失效锚杆数量明显减少,这都表明全长锚固的大肋间距高强锚杆更有利于维护巷道的稳定。     

不锈钢瓦斯管道外压失稳分析及优化

基于ANSYS静力屈曲分析和多目标拓扑优化,模拟了几种不同加强肋形状的不锈钢管在受到外压时的失稳临界载荷及变形状态;分析影响其外压稳定性的几个因素,并对相关参数进行优化计算,得到最佳壁厚值。     

ZKB型直线振动筛侧板加强肋的优化设计

为了优化直线振动筛侧板的综合性能,对振动筛侧板加强肋的结构进行优化设计,对比了多种加强肋位置布局形态,使振动筛侧板的寿命增加。以ZKB直线振动筛的侧板为例,设计了多种侧板加强肋的形态,并利用ANSYS软件进行有限元仿真分析,对其加强肋的布局进行优化,对比前后优化的结果,可得到一种新型的加强肋结构,优化后的工作频率较其结构固有频率有一定的提升,说明该加强肋布局能有效提升侧板的使用寿命。     

WK-75矿用挖掘机履带架有限元分析及结构优化

通过多体动力学分析,确定了履带行走装置中关键部件在平路和爬坡行走过程的受力变化,结合ANSYS有限元分析,得到两种工况下履带架应力、应变和模态振型云图,并在此基础上运用拓扑优化方法对履带架结构尺寸进行了优化。结果表明,履带架在两种工况下均未发生较大的变形,最大应力发生在坡道行驶工况,其数值小于材料需用应力,满足刚度、强度使用要求;履带架的前6阶固有频率在45～95Hz,高于外部激振源频率,不会发生共振现象;拓扑优化后的履带架主要支撑板和肋板厚度有所减小,提高了材料利用效率,优化后履带架刚度、强度和固有频率均可满足使用要求。     

井下有轨机车齿轮箱体动态特性仿真分析及优化

以矿用14 t锂电式CJY14/6、7、9G-LD型有轨电机车行走齿轮箱体为研究对象,建立其三维模型,并将三维模型导入ANSYS有限元分析软件进行动态特性分析。确定在不同电机转速下,均因箱内齿轮传动振动引发和齿轮箱体的共振,在电机转速2 000 r/min下,箱体振动剧烈,易引发箱体失效。通过对齿轮箱体拓扑优化,在箱体中间薄壁处重新设计加强肋,结果表明优化后箱体抗振性能有一定程度的改善,其中在电机转速2 000 r/min下箱体抗振性能大幅提高,达到优化目的。     

车载钻机给进装置设计及关键部件优化

设计了车载钻机给进装置的倍程机构,为满足GB 1589-2016对车载钻机质量的要求,采用拓扑优化理论对给进装置的托板进行了拓扑优化和减重设计,根据减重设计后的有限元分析结果,在特定区域焊接加强肋使托板最大等效应力降低了44.72%;基于遗传算法目标优化理论,采用MATLAB-Python-ABAQUS联合仿真和数据交互的方法,获得了给进装置二级桅杆方钢的最优结构参数,并使方钢质量减少了41.24%。     

基于预应力分析的振动弧形筛动态特性分析

为解决驱动梁的疲劳断裂问题,以振动弧形筛为研究对象,研究螺栓连接边界条件下驱动梁对整机固有频率的影响,利用有限元软件得到装配体自由模态和预应力模态,结合振动弧形筛激振电动机的工作频率进行谐响应分析,得到驱动梁在自由模态和预应力模态2种条件下,对激振力响应所得到的动应力和动位移,根据结果对结构进行优化;对样机进行了动应力测试,结果表明,本次建模下的分析结果接近试验值,螺栓预应力条件下动态特性的分析是可靠的也是必要的。     

基于人工神经网络的机床部件肋板位置动态优化方法

应用神经网络理论建立了机床部件的BP神经网络模型 ,并在此模型上进行肋板位置的优化计算 ,在实体结构上实现了设计变量的自动搜索寻优计算。这一方法弥补了过去在实体结构上只能进行方案式比较优化而所得结果有较大随机性的缺陷     

ZL50装载机铲斗的优化设计

装载机铲斗是装载机的主要工作装置,传统设计方法存在诸多问题,通过对其工作状况分析研究,建立几何模型,导入到有限元软件ANSYS中,进行应力和强度分析后,对其结构进行优化,对企业设计生产有较大的帮助。     

基于MATLAB的装载机连杆机构优化设计

根据优化设计理论,确定了某装载机连杆机构的设计变量,14个参数的优化目标函数以及约束条件,使用MATLAB软件提供的二次开发工具编写程序对数学模型进行了优化研究。结果显示,铲斗的最大摆动角由12°降为2°,优化效果非常显著。提高了装载机连杆机构的设计速度和设计质量,这种数学模型对于反转六连杆机构的优化设计具有普遍的适应性。     

基于ADAMS的ZL-50型装载机工作装置的优化

应用ADAMS/View模块对ZL-50型装载机的工作装置进行参数化建模,并应用ADAMS/View模块提供的OPTDES-SQP优化算法,以动臂举升时转斗平动为优化目标函数,对装载机的工作装置进行机构优化。并对优化后的结果进行了分析。     

铲斗铲装过程中满斗率的数学模型研究

装载机铲斗的装载性能没有明确的评价标准。通过建立铲斗装载物料过程的数学模型,用数学语言对工程实际问题进行描述分析,再利用具体的铲斗数据代入数学模型中,求解出在铲斗铲入深度与铲斗空斗体积之间的数学关系。通过主动落入的物料体积函数与铲斗空斗体积函数的图形,得出结论:不同型号的铲斗都可以找到一个合适铲斗铲入深度达到最优满斗率。铲斗铲装过程的数学模型有很强的适用性,还可用于智能装载机器人装载作业的轨迹优化的参考计算,求解最优装载满斗率。     

装载机转斗缸外负载力变化特性的测定

针对目前装载机油缸外负载力求取方法存在的不足,以转斗缸为例,研究了其外负载力变化特性的测定方法。在建立转斗缸外负载力数学模型基础上,实机测试并分析处理了装载机铲装松散土时转斗缸油压及活塞位移数据,制取了单次典型作业循环转斗缸无杆腔、有杆腔油压和活塞位移变化历程;应用Matlab对制取的单次典型作业循环不同作业段的转斗缸油压和活塞位移进行了拟合,通过编程处理获得了转斗缸不同作业段的外负载力数据波形;应用Nsoft软件将各作业段波形数据进行合并,得到了铲装松散土时转斗缸外负载力变化特性曲线。分析结果表明,测定的转斗缸外负载力变化特性与实际工况比较吻合。     

Estimation of loader capacity based on the heap size distribution calculated by using numerical models

In open pit mining, the heap size distribution that results from blasting is one of the most important parameters in determining loader productivity. The characteristic heap size distribution, which is determined based on the mean size distribution and the coefficient of uniformity, directly affects the digging cycle time and the bucket fill factor of a loader, which in turn determines the loader productivity level. In this context, loader capacity can be estimated using the characteristic size distribution of the heap. In this study, a model was developed that can be used to estimate loader working capacity as a function of the characteristic heap size distribution using data obtained from 12 blast tests conducted at two different limestone quarries.     

智能装载机铲斗自动放平功能的应用

铲斗自动放平功能包括:铲斗在任意位置卸料后自动复位和铲斗在任意位置放平。就传统装载机的这一功能而言,自动放平功能只能应用于某一特定位置,具有很大的局限性,本文拟对装载机进行智能化改装的过程中,利用反转六杆机构自身运动特性及各角度间的相互关系,引进CAN总线技术,用微机控制替代人员操作,使装载机具有上述功能。     

矿用挖掘机斗杆过渡断面的结构优化

通过构造斗杆典型工况下的三维参数化优化模型,利用Ansys有限元方法分析对其危险部位的应力状态特征与分布进行了分析,并据此对结构的几何参数进行优化设计。结果表明优化模型可行,优化后的断面结构可以在保证斗杆重量最小化的同时,改善局部的应力分布状况,提高斗杆整体的机械性能。     

矿用装载机工作装置优化设计及运动仿真

根据煤矿井下环境对小型装载机工作装置的要求,结合小型装载机工作装置的特点,对装载机各连杆机构的尺寸进行优化设计,建立了一个带有13个设计变量、26个等式和不等式约束的较为复杂的多目标优化模型。通过优化设计结果分析及基于Pro/E三维实体建模仿真验证了所建优化模型和所采用优化设计方法的合理性和有效性。     

挖掘机斗齿的耐磨堆焊

介绍耐磨堆焊在挖掘机斗齿、挖土机挖斗、装载机斗齿上的应用。通过对斗齿、挖斗进行耐磨堆焊，提高了其表面硬度和耐磨性，使基体具有高的韧性，大大提高了使用寿命。