基于ANSYS Workbench的数控折弯机的优化设计

文章利用有限元方法,借助Ansys workbench 14.0,以减重为优化目标,在保证结构具有足够强度和刚度的基础上,对原有某折弯机结构分别进行了尺寸优化和拓扑优化,给出了结构的优化模型。同时,对结构中不满足强度和刚度要求的部位进行了改进。尺寸优化后,滑块的最大位移降低19%,最大等效应力降低44%;机架的危险部位最大等效应力降低56%,机架的质量降低了12.7%。拓扑优化后,机架的质量减轻了19.1%。折弯机的综合性能得到大幅提升。     

大型静压回转工作台的模态分析与优化设计

对大型静压回转工作台进行静态特性分析与模态分析,得到其承载能力和动态性能,为工作台的优化提供了理论依据;基于工作台的静动态性能情况,以减轻其质量为目标函数,利用元结构方法进行出砂孔优化设计,优化后的结构满足工作时所需的动、静刚度,同时保证了最大一阶固有频率;对优化后的工作台进行试验模态分析,将实验所得结果与仿真结果进行对比,结果表明误差在允许范围之内,确保了优化后工作台的动态特性要求。     

锯片对磨机床床身动态分析与优化

针对锯片对磨机床床身结构特点,利用Pro/E三维软件建立其三维模型,并用ANSYS软件进行了静力和模态分析,得到了应力分布图、结构变形图以及前6阶固有频率和模态振型,分析结果表明:节点最大等效应力和节点最大位移均在规定范围之内,各项数据均符合要求,床身结构整体刚度较好,床身具有良好的静力特性和动态特性,能够满足设计要求.同时在此基础上对床身做了进一步优化,从而可以节约材料,降低成本.为锯片对磨机床的开发提供了理论依据.     

四辊光整机牌坊的设计与研究

针对热镀锌板的光整工艺要求,对四辊光整机牌坊进行结构和尺寸设计,并应用Ansys软件对光整机牌坊进行应力、应变和位移的有限元分析,通过分析得出:最大应力值出现在上横梁圆柱体与立柱上部的过渡圆角处,最大应力值小于材料的屈服极限,满足强度要求。单个机架在6 000k N轧制力作用下,机架Y方向的总变形为0.98 mm,机架X方向的总变形为立柱在M2作用下的弯曲变形,造成立柱中部内弯1.213 mm,满足牌坊刚性要求。     

大型液压装载机锻造摇臂的降重优化设计

基于ANSYS有限元软件建立了大型液压装载机锻造摇臂的有限元模型,并对其结构进行最大载荷工况下的静力分析,得到了摇臂结构的位移、应力的分布情况。在静力分析的基础上,在既不改变摇臂结构安装尺寸、并又满足摇臂刚度和强度的前提下,采用拉丁超立方实验设计方法与二阶多项式响应面模型,并运用遗传算法进行迭代求解,对锻造摇臂结构进行降重优化设计。根据优化后的结构参数建立摇臂三维几何模型并进行最大载荷工况下的静力分析;静力分析结果表明,优化后摇臂结构的刚度和强度满足工作要求,并且实现减重约59.98 kg,节约了材料,降低了生产成本。     

基于有限元法的四辊卷板机机架优化设计

机架作为四辊卷板机的主要承力部件,其强度、刚度及动力学特性不仅影响主机的使用寿命,同时很大程度上制约了产品的卷制精度。因此,以四辊卷板机的高机架为研究对象,应用有限元分析方法校核其刚度、强度,为机架的设计优化提供理论依据。同时对其关键部位处筋板应用实验点设计法,求得最优筋板尺寸,使机架的位移大幅降低,应力分布更为合理。最后,对机架进行模态分析,为之后机架动力学特性的研究提供参考依据。该研究提供了机架关键位置的优化设计方案,使机架等效应力分布更为均匀,并大大提升了机架的刚度,为卷板机高精度运行提供了保障。     

棉桶更换机器人前臂有限元分析及拓扑优化

由于复合机器人受AGV承载、锂电电源功耗与自重设计限制,4轴机器人设计轻量化是其关键。前臂是棉桶更换复合机器人关键部件之一,文章以此为研究对象,在考虑满足设计强度、刚度的条件下,以前臂结构轻量化为首要设计考虑因素,建立前臂实体三位模型,利用有限元分析软件ANSYS对前臂做静力学分析,获得危险工况下的应力和位移变化特性;采用Opti Struct软件对前臂进行拓扑优化,依据拓扑优化结果完成前臂结构的改进设计,并对优化后的模型做静力学分析。研究结果表明,优化后的设计方案最大应力、位移均有所减小;在满足强度、刚度设计要求的情况下,前臂重量减少18.4%,较好地实现了前臂轻量化目标,为课题后续产品研制提供了技术支持,也为同类技术产品设计提供了借鉴。     

基于有限元分析的模具加工中心床身结构优化设计

机械结构的静、动刚度与布局有关,通过改变拓扑结构,可同时改善结构的静、动态性能.文章根据单自由度系统动、静刚度的关系,使用有限元分析(FEA)方法对模具加工中心床身部件进行结构静态和模态分析,提出了各种优化方案.经过优选,得到最佳布局,该结构已被生产厂家采用,投入制造,不仅使床身的静、动态性能大幅度提高,节省了材料,而且为加工中心床身结构设计提供了参考.     

新型6300kN模锻液压机结构有限元分析及优化

利用ANSYS软件中的APDL语言对6300kN液压机组合机架进行三维几何建模,并根据机架的力学模型建立有限元模型,进行组合机架的有限元分析及侧梁结构化设计。对组合机架进行静态有限元分析,得到机架的应力和位移分布规律,对机架的刚度和强度进行了校核。通过对组合机架进行模态分析,得到机架的前10阶的固有频率与相应振型,确保机架的动态特征符合设计要求。根据有限元分析结果,编制相关程序对侧梁结构进行优化,获得理想的结构参数,达到轻量化的目标。     

基于拓扑优化的高精机床直线进给系统减振设计

为减小由直线电机周期波动法向磁场力引起的机械结构振动,对进给系统的工作台和底座分别进行静力学和动力学拓扑优化.综合静力学和动力学的拓扑优化结果,对工作台和床身分别进行重构.对比重构前、后结构静、动力学性能表明:重构后工作台和底座在法向磁场力作用下变形减小,静刚度提高;重构结构的低阶模态固有频率有所提高,承受冲击载荷的能力增强.利用拓扑优化结果对结构重构,可以有效提高结构的静、动刚度,拓扑优化可为系统结构设计提供参考.     

基于ANSYS Workbench的龙门式折弯机机架模态分析及工作台拓扑优化

为研究龙门式折弯机的静力学性能及其在满载工作时机架的抗振性能,运用ANSYS Workbench对一款龙门式折弯机机架进行有预应力的模态分析,得到静力学分析结果和前6阶固有频率及对应振型。利用拓扑优化,对折弯机工作台进行去除材料的形状优化,根据拓扑优化云图修整形状尺寸,然后在Solid Works中对工作台模型进行重建,将优化后的模型再次导入ANSYS Workbench中进行预应力模态分析,对优化前、后机架的静力学性能和动态特性进行比较和分析。最终,优化后的工作台质量减轻了11.7%,最大等效应力也有所减小,并且,龙门式折弯机的抗振性能不会受到影响,确定了拓扑优化的可行性。     

直驱机床矿物质材料龙门框架优化设计及分析

为了加工直径320 mm,高度250 mm的工件,在保证各类相关尺寸的情况下设计了一种床身和龙门框架为矿物质材料的五轴直驱复合加工中心。为了减轻机床的质量并降低其重心,对矿物质材料龙门框架进行以提高模态性能和柔度最小化为目标的拓扑优化设计,再用多目标遗传算法对拓扑优化后的龙门框架进行尺寸优化,并前后多次对其动、静态性能进行仿真分析和比较。对比市场现有铸铁龙门框架与最终优化后的矿物质材料龙门框架,结果显示：矿物质材料龙门框架质量上降低了15.03％,最大变形降低了8.7％,最大应力降低56.68％,一阶固有频率增大了23.45％。优化后的矿物质材料龙门框架在静、动态特性以及轻量化方面都要明显优于铸铁龙门框架支承件。     

螺旋压力机整体机身工作状态仿真及结构优化

利用CAE软件MSC、MARC对公称力为4000kN螺旋压力机的整体铸钢机身进行了工作状态仿真，得出其应力及变形结果，并以此为基础了结构优化改进，研究了机身结构对机身强度和风度的影响，其研究结果对重型机构机身优化设计有着重要意义。     

立式加工中心主轴箱静动态特性分析及拓扑优化

主轴箱是立式加工中心的重要部件，其静动态特性对加工中心的加工精度以及平稳性有重要影响。以某型号立式加工中心主轴箱为研究对象，应用SolidWorks建立主轴箱的三维模型，利用ANSYS Workbench软件对其在典型工况下进行静动态特性分析。根据主轴箱静动态特性分析结果可对主轴箱结构进行优化设计。利用ANSYS Workbench中拓扑优化模块对主轴箱结构进行拓扑优化，根据拓扑优化结果以及实际工作情况，对主轴箱结构进行合理的改进。对比改进前后的分析结果可知:改进后主轴箱质量减少2.3%、最大等效应力减小3.34%，静刚度得到提高,达到优化目的。该研究结果为其他类型机床主轴箱优化设计提供参考     

高刚性轻量化研球机床身结构优化设计

为提高研球机床身的静动刚度并减少床身质量,建立床身结构的有限元模型,通过有限元分析获得机床床身的静动态特性以及低阶固有频率。在此基础上利用尺寸优化和拓扑优化设计方法,对其进行了以减轻质量和提高结构刚度为目标的结构优化设计,最终完成对床身的综合优化。将优化后的床身与原床身进行比较,结果显示:综合优化后的床身最大变形量减少了19.45%,最大应力减小了12.24%,床身的质量下降了3.52%,并且前5阶固有频率均有明显提高。通过综合优化,提高了床身的工作性能,减轻了床身质量,该研究结果对提升机床床身刚度提供参考。     

高速列车齿轮箱箱体结构设计与静、动态分析

为提高高速列车齿轮箱箱体结构强度,避免因强度不足导致失效问题,应用有限元分析方法对某型号高速列车齿轮箱箱体进行静、动态分析,得到高速列车齿轮箱箱体失效的主要原因是高速列车齿轮箱箱体的结构设计不合理.基于变密度法,建立以高速列车齿轮箱箱体的结构柔顺度最小为优化目标,约束齿轮箱箱体应力和体积的拓扑优化模型;对优化后的箱体进...     

冲压上下料机器人的运动学分析与优化设计

在SolidWorks环境下构建了一种适用于自动化冲压生产线的5自由度串联机器人,并对机器人工作时上下料运动过程进行了详细描述。同时,针对自动上下料运动过程,运用数学模型进行理论分析,采用D-H法建立第2种机器人坐标系,列出运动学参数、关节变量和齐次变换矩阵,最后求解出运动学方程的正逆解,可与后续实际生产中机器人的真实运动情况做对比。应用ANSYS Workbench对底座先进行拓扑优化,在满足刚度和强度要求的情况下,使得底座质量减少了32.6%,优化效果显著。然后再对拓扑优化后的结果进行多目标参数优化,使其在满足要求的前提下,底座所受的等效应力值尽可能减小,优化效果更好。     

数控机床进给系统静动态特性分析

进给系统作为数控机床的主要组成部分,其性能直接影响机床的加工精度和加工效率,对其静动态特性进行分析有着重大的意义。运用有限元方法对数控机床进给系统进行静动态特性分析,得到进给系统的静力变形云图、固有频率以及振动特性。分析结果表明:进给系统最大变形为5.6μm、最大屈服应力为2.8 MPa、安全系数达到15,均符合要求,说明系统结构刚度好,设计合理;模态分析结果为预防共振、保证加工质量提供了理论依据,有一定的工程应用价值。     

小直径开缝套筒弯卷成形装备的设计及力学性能分析

以小直径开缝套筒为研究对象,通过比较各种卷板机的成形特点,确定了双轴柔性滚弯技术作为小直径开缝套筒的成形方式。介绍了双轴柔性滚弯技术的成形原理,并在此基础上设计了一套制备小直径开缝套筒的伺服控制专用成形设备。对成形装备整机及上辊的应力变形情况进行了有限元分析。研究结果表明:整机最大应力发生在左后立柱与底座的螺栓联结部位,应力值为310.01 MPa,小于其屈服强度640 MPa;整机其他位置应力在84 MPa以下,变形较小,满足工作要求;上辊的最大应力值为83.086 MPa,远小于其屈服强度785 MPa,最大变形为0.16229 mm,变形较小,也满足刚度要求。