缸间齿轮联动液压发动机曲柄连杆机构的近似协同优化设计

缸间齿轮联动液压发动机(GCHE)是一种较传统内燃机更节能减污的动力装置,曲柄连杆机构作为发动机主要的运动部件,需要进行优化设计以保证轻质高强的特性。构建了GCHE曲柄连杆机构基于响应面的近似模型,建立了连杆、曲轴状态变量的二阶响应面近似模型,并进行准确性校验。同时建立曲轴和连杆协同优化模型,完成连杆和曲轴基于响应面近似模型的协同优化设计。优化后,连杆体积减小21.47%,曲轴体积减小2.68%,曲柄连杆机构总体积减小4.75%。结果表明,优化效果显著,基于响应面近似模型的优化方法可行有效,为后续GCHE的性能设计提供了理论依据和技术支持。     

液压约束活塞发动机连杆优化设计

以液压约束活塞发动机连杆为研究对象,采用现代优化设计方法与有限元相结合的技术,建立了连杆优化的力学模型。在保证结构强度、刚度和稳定性的条件下,进行了以连杆质量为目标函数的三维结构优化设计,结果使连杆质量更轻,结构更加紧凑。得到了一种综合考虑各种约束条件的连杆优化方法。     

基于灵敏度分析的缸间齿轮联动液压发动机曲轴结构优化设计

缸间齿轮联动液压发动机(GCHE)是一种具有较好综合性能的新型液压发动机。建立GCHE曲轴优化模型,进行灵敏度分析。基于Isight软件对曲轴进行优化,采用下山单纯形法,优化后体积减小6.31%。基于灵敏度分析的GCHE曲轴结构优化设计能更好地得到状态变量对设计变量变化的敏感性,进而筛选设计变量,得到最优解。     

汽车发动机连杆结构有限元分析方法探索

本文对有限元分析方法的工程实际应用进行了探讨,利用有限元方法对汽车发动机连杆结构的疲劳强度进行分析。也对有限元方法解决汽车发动机连杆结构分析的适应性问题进行了定性分析。基于有限元分析方法,通过CAITA软件对汽车发动机连杆结构建立三维计算模型、Altair HyperWorks软件对连杆结构模型网格化和ANSYS软件对连杆结构进行计算分析,得到最终分析计算结果经后处理后并显示出来。通过分析结果我们可以准确掌握连杆结构的应力情况,为汽车连杆结构的改进和优化设计提供理论支撑。     

基于Kriging近似模型的GCHE曲轴稳健性设计

缸间齿轮联动液压发动机是一种综合性能较好的新型液压发动机。曲轴位于发动机一侧,曲轴外形为半拐结构,其具有与传统发动机不同的受力情况与工作状况,因此需要对其进行结构优化设计,以实现最佳的工作状态。针对GCHE曲轴结构优化数学模型,基于Kriging近似模型与最优拉丁超立方试验设计方法,创建面向6σ稳健性优化设计的曲轴结构尺寸优化模型。仿真结果表明,该方法可完成对目标性能的最优寻值,并提高约束条件的可靠性和目标函数的稳健性。通过对比确定性优化,稳健设计可使曲轴体积降低1.61%,质量水平达到99.999%。     

液压支架后连杆静力分析与结构优化

以TZI760液压支架后连杆为研究对象,利用Pro/E软件建立三维模型,将其导入ANSYS Workbench有限元软件,对后连杆进行结构静力学分析,并对结构进行参数化,以变形与应力最小为目标,对后连杆进行优化,为后连杆的结构优化提供了一定的理论依据。     

发动机连杆强度及稳定性分析

针对新设计的发动机连杆,采用有限元仿真分析方法校核其强度及稳定性。通过对发动机连杆进行承载分析,并建立发动机连杆有限元模型,对发动机连杆及联接螺栓进行了强度分析,采用预应力模态分析方法对发动机连杆进行了模态分析,基于屈曲分析理论对发动机连杆进行了屈曲分析。分析结果表明:发动机连杆最大等效应力为500.28 MPa,安全系数为1.57,连杆联接螺栓最大等效应力为251.99 MPa,安全系数为2.54。证明了连杆及联接螺栓均满足强度设计要求;模态分析得到连杆与活塞联接处易发生振动失圆;发动机连杆一阶屈曲载荷系数为6.24,连杆的屈曲临界载荷为727 667.87 N,连杆设计满足屈曲稳定性要求。上述分析可为发动机连杆设计提供参考。     

轴向型三缸内燃泵连杆优化设计

内燃泵(ICP)是一种直接将指示功转化为液压能的新型动力装置,工作原理与传统发动机不同,其重要运动部件连杆的设计需要具体考虑负荷、质量、强度与稳定性等因素,形成自己的设计方法。建立了连杆有限元模型和优化模型,通过仿真分析,标定工况下,ICP连杆压力负荷比传统发动机约减小14.25%,拉力负荷则约增加232.58%;优化设计后,连杆质量相对传统的发动机可减小23.9%,主要通过减少连杆大小头外圆半径以及杆身厚度实现;连杆应力、变形比传统的发动机略有增加,另外,增加连杆大头过渡圆处半径对减轻或消除应力集中作用较大。     

基于径向基组合近似模型技术的立柱结构优化设计

针对实际工程复杂优化问题,通常难以获得优化设计变量与优化目标之间的显示函数关系表达式,以SZJY-14型加工中心的立柱作为研究对象,研究了一种基于径向基组合近似模型技术的立柱结构优化设计。首先,针对径向基近似模型预测精度较低等问题,研究了一种基于多策略的径向基近似模型技术,并以改进径向基近似模型技术为基础,构建了组合近似模型技术。其次,利用有限元分析软件Abaqus对立柱三维结构进行网格划分,并对其进行静动态性能分析确定优化目标,采用灵敏度分析法确定优化设计变量,利用组合近似模型技术建立了立柱优化设计模型。最后,采用改进回溯搜索优化算法实现了立柱结构优化设计。求解结果表明,与立柱原结构相比,优化后质量减小了3.77%,最大变形量降低了5.14%,一阶频率提高了5.9%,达到了预期效果。     

基于灵敏度分析的发动机连杆优化设计

为了得到一个具有足够强度且重量轻的某发动机连杆,运用有限元软件建立了该连杆的模型,并对该模型进行了静力分析及灵敏度分析,在灵敏度分析的基础上,选择合理的设计参数以连杆质量最轻为目标对连杆进行了优化设计。研究结果表明,该方法为进一步改善该车架的结构提供了参考。     

不确定性优化方法及应用

对不确定性优化方法进行研究并应用。建立悬臂梁结构优化模型和火箭发动机喷管型面优化模型,分别进行确定性优化与不确定性优化。优化过程中对悬臂梁结构采用蒙特卡洛仿真方法,对火箭发动机喷管型面进行了响应面近似。优化结果显示：不确定性优化确实得到了更加可行的设计结果。     

深海液压机械手连杆参数优化研究

搭载在工作级遥控潜水器上的液压机械手在深海作业中应用广泛。在几千米的深海中,深海液压机械手需承受几十兆帕的高压,由此带来的密封问题限制了深海液压机械手的构型和各关节驱动器的结构。为寻求最优的深海液压机械手连杆参数配置,结合深海液压机械手的特点提出全局工作空间下的灵活度和可操作度性能指标,并对其计算方法进行改进,改善了蒙特卡洛法造成的点集局部密集或稀疏的情况;利用遗传算法对深海液压机械手的连杆参数进行优化,得到了基于全局工作空间下的灵活度和可操作度性能指标的最佳连杆参数配置。通过深海液压机械手的运动仿真分析表明:经过优化后的深海液压机械手的部分位姿出现局部性能指标下降,但其关节运动速度波动情况得到改善,整体性能得到提升,验证了优化方法的可行性。     

液压纠偏机构强度分析及结构优化

以初步设计的液压纠偏机构为研究对象,建立了基于ANSYS/APDL的参数化有限元模型,对其进行强度分析;建立了液压纠偏机构的结构优化模型,采用零阶优化方法求解得到最优设计参数,在满足结构强度的同时实现了轻量化;以优化结果为依据重新设计了液压纠偏机构并进行制作,目前使用效果良好。     

基于ANSYS WORKBENCH的发动机连杆有限元分析

采用UG软件建立了四缸发动机连杆的三维模型,导入到有限元分析软件ANSYS Workbench中建立连杆的有限元模型;对连杆进行了结构强度分析;同时为考虑振动对连杆的影响,求得连杆固有频率和振型,为发动机的进一步优化设计提供了理论依据。     

基于TOSCA的发动机连杆优化分析

某款发动机连杆开发初期,要先对其进行强度及疲劳安全因子进行分析,分析中发现其疲劳安全因子不能满足安全要求,需要运用优化软件TOSCA进行结构优化,以最终达到满足设计要求的连杆结构。     

基于遗传算法的近似直线连杆优化方法

直线驱动是机构设计中的一个重要组成部分。提出一种基于遗传算法的近似直线连杆优化方法。首先选用经典的Watt连杆进行分析,针对连杆机构的特点,进行闭链运动学分析,得到耦合点坐标变化规律。针对高度非线性的耦合点坐标变换规律,采用源自生物进化原理的遗传算法进行连杆参数优化过程,根据需求定义目标函数和约束函数,通过随机搜索得到有效的优化结果。     

连杆结构拓扑优化设计及其对发动机系统稳定性的影响

建立起某车型的发动机曲柄连杆机构系统。首先基于ABAQUS/Optimization模块,对连杆结构进行拓扑优化设计,在满足结构刚度和强度的前提下达到结构轻量化的目的,后采用隐式动力学分析算法,对优化前后的活塞—连杆—曲柄系统进行动力学仿真分析,对比优化前后系统的振动特性。结果表明,在以得到最小应变能为目标的条件下,通过移除连杆杆柄四周的部分多余材料,可使连杆系统的应变能降低为868.9J,结构质量也由初始的0.793kg降低为0.585kg,实现减重26.2%的最终效果。采用隐式动力学分析算法,计算结构优化前后的活塞—连杆—曲柄系统运动特性,结果表明,通过对连杆进行结构轻量化设计,可以降低系统质量,且不会恶化系统响应行为,相反地,它对系统的切向振动起到一定的改善作用。通过优化设计可以避免连杆出现大范围的应力集中,虽然一定程度上增加了最大应力值,但是依然在安全范围以内,因此本研究提出的优化方案是安全的。此外,避免活塞—连杆—曲柄系统失效发生的关键是减小活塞初始运动带来的大范围扰动效应。本研究提供的优化设计方法将为发动机系统的轻量化,以及系统振动改善等方面的结构设计提供一定的参考思路。     

协作机器人SHIR5连杆壁厚参数的分析与优化

针对协作机器人SHIR5,对其连杆壁厚参数进行了分析与优化设计。首先,在Workbench软件的辅助下,进行了连杆壁厚参数对机器人末端变形和机器人总质量的灵敏度分析,得到灵敏度较大的连杆壁厚参数。然后,以该连杆壁厚参数为设计变量,结合Kriging模型建立机器人末端变形和总体质量与连杆壁厚参数的近似模型。最后,通过遗传算法,以机器人的末端变形为约束,获得连杆厚度的最佳参数组合。优化设计前后的对比分析表明,机器人的末端变形基本保持不变的情况下,机器人总质量减小22.85%,说明了连杆壁厚参数优化方法正确有效。     

直列四缸发动机曲轴扭转振动固有特性分析

准确分析发动机曲轴扭转固有特性是曲轴扭振减振器设计的基础,以某四缸汽油发动机曲轴轴系为研究对象,分别用基于有限元模型和集总参数模型模态分析法计算曲轴轴系扭转固有特性。对建立曲轴轴系有限元模型方法,特别是活塞连杆机构的几种等效方法及集总参数模型中曲轴各段扭转刚度有限元全模型计算方法进行分析;对不同方法获得固有特性进行对比。结果表明:基于连杆轴颈中央截面分段直接刚度计算法和基于连杆轴颈和主轴颈中央截面分段然后串联间接法两种途径计算的曲轴各段扭转刚度一致性好,精度满足工程要求;基于集总参数模型与有限元模型的扭转固有特性分析结果一致,这两种方法是统一的,可直接应用于工程分析或研究工作。     

基于AMESim的液压支架连杆结构特性分析

为解决传统液压支架连杆结构特性分析错动量概率高的问题,研究基于AMESim的液压支架连杆结构特性.构建基于AMESim的液压支架连杆结构仿真模型,计算液压支架连杆结构冲击动能,分析液压支架连杆结构特性.实验结果表明:所设计的分析方法结构特性分析错动量概率明显低于对照组,能够解决传统液压支架连杆结构特性分析错动量概率高的问题.