新型六自由度铆孔机器人刚度特性研究

针对高端制造业对大型、薄壁及复杂曲面工件的精密、高效和柔性加工的需求，课题组设计了一种基于6 SPU并联机构的 新型步行式铆孔机器人。首先，建立了机构的位置逆解的数学模型；然后，通过螺旋理论推导出机构的雅可比矩阵，同时考虑支链的刚度系数，建立了机构的全 刚度矩阵及刚度模型；最后，对机构在静载荷作用下动平台变形进行了分析，同时分析了机构的刚度特性分布及相关参数对其的影响，并和有限元仿真结果进行 对比，验证了刚度模型的合理性。该研究为自动铆接机器人的结构优化及性能分析提供了参考依据。     

机器马行走机构优化设计

本文应用机构优化设计方法，对再现给定机器马行走机构脚轨迹的平面八杆机构进行了尺度综合．文中根据原始设计存在的问题，提出以最佳压力角为追求目标，以满足机构输出为主要约束的数学模型，并求得了机构杆件的最优参数。     

装箱机双四杆机构的动力学仿真分析及结构优化

为了减轻双四杆装箱机机构的质量,以减少实际生产过程中的耗材,采用Pro/E建立了装箱机双四杆机构零件的三维模型,并导入ADAMS软件建立了虚拟样机,然后进行动力学仿真,得到杆的受力数据,接着运用MATLAB软件对这些数据进行处理,分别对其进行抗拉形式和抗弯形式强度分析和校核,最后在满足强度的条件下得到较合理的截面参数和形状。     

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。     

基于有限元方法的切纸机裁切部件的结构分析及参数优化

裁切部件是切纸机的核心部件,其性能的好坏直接影响到裁切的质量。[HTH]通过理论分析确定切纸机基本参数,在Pro/E中建立仿真模型,然后利用有限元软件进行动态仿真分析,以获得更佳的运动形式。以防止刀床与机架发生共振为目标进行了优化分析,得机构的的最优参数。     

小剂量灌装机理瓶机构优化设计

针对目前小剂量灌装机的人工上料存在效率低下、安全卫生不达标等问题，课题组提出一种基于四杆机构的理瓶机构方案。运用解析法对理料机构进行了结构分析，针对四杆机构特性创建平面简图，采用解析法针对其运行过程中的运动学理论进行分析计算；采用ADAMS软件对目标机构进行建模与仿真分析，并以四杆机构曲柄、连杆、摇杆长度为设计变量，以压力角最小为目标，各杆件之间相互关系为约束条件，进行优化设计得到最优解，使压力角减少了19.6%。优化设计有效解决了原灌装机全自动理料效率低的问题，并通过ADAMS软件对目标机构的优化设计进一步提升了传动效率。     

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。     

康乐办公休闲椅坐背联动机构设计

针对目前市场上康乐办公休闲椅结构设计的非合理性以及其存在的强度问题,根据人机工程学的相关理论,对 康乐办公休闲椅坐背联动机构进行方案设计,并利用有限元软件对其进行静态力学分析,优化相应的结构和尺寸。最后 借助专业检测设备,对样机坐背强度进行检测。结果表明：经过ANSYS Workhench优化后的结构能通过BIFMA的测试 标准。优化改进椅背机构后能够满足强度要求。     

基于ANSYS的USB数据接口球头弹片结构改进

为提高USB接口数据传输的稳定性和延长使用寿命,课题组对弹片结构进行了改进。基于弹片压力变形理论和库仑摩擦定律,同时考虑弹片接触大变形的关键因素,运用ANSYS Workbench软件建立了某型号USB数据接口球头弹片和接头接触的力学模型;运用有限元方法,对接头与数据接口球头弹片插合过程进行仿真分析,对比分析了插合过程中球头弹片的力学特性的理论计算和仿真分析结果。研究结果表明：球头弹片的3种结构参数对其力学特性存在影响,原始结构设计存在缺陷;依据仿真分析的结果对3种结构参数进行调整,获得了既能满足其材料屈服强度又具有良好力学性能的结构参数范围。研究结果为高性能USB数据接口的结构优化设计与可靠性设计提供了参考依据。     

高速工业缝纫机送料机构优化设计

为解决某型号高速工业缝纫机存在的送布效率低、易刮伤缝料等问题，课题组对其送料机构进行了参数优化设计。首先通过运动学计算，详细地分析了送料牙在运动过程中倾斜角度与主轴电机转角的函数关系；然后通过软件编程分析计算，获得送料机构零件参数的最优解；在此基础上，对其进行功能样机测试。结果表明：参数优化后的送料牙出、入针板时牙齿倾斜角度由原来的1.14°和1.30°分别减少至0.15°和0.02°，与理论计算结果相符。优化后的送料机构运行更加可靠，提高了缝纫机送布效率。     

基于ANSYS Workbench的太阳能热水器支架优化设计

建立了某型号太阳能热水器安装支架力学分析模型,并针对其2种改进方案,利用专业大型CAE软件ANSYS Workbench,以最大等效应力最小为优化设计目标,以增加的连接杆的位置为设计变量,进行了分析对比和优化设计,确定了该支架的优化方案及连接杆最合理的位置。在AWE环境下Design Modeler模块中对支架进行三维建模;借助于这个模型,在AWE的Design Simulations模块中进行网格划分和约束载荷的施加;在此基础上并行地对支架进行了静力条件下的应力应变求解,最后在DesignXplorer完成优化设计。     

张拉整体索穹顶结构的预应力优化设计

空间张拉索穹顶整体结构是一类有无穷小机构位移的静不定且动不定结构,需要提供预应力完成几何整体性的构造．本文通过对预应力空间铰接体系的设计分析,提出了包括索和压杆的预应力优化设计方法,此方法是基于矩阵分析的柔性方法,它能够找到预应力和机构的状态且优化受压构件的预应力设计．     

纯电动汽车高速齿轮传动NVH性能优化研究

汽车进入电气时代后带来了高速传动,纯电动汽车(BEV)驱动电机的输出转速超过了10 000 r/min,随后带来的高速噪音问题也成为了行业难题,因此高速齿轮传动NVH性能优化攻关作为纯电动汽车减速器核心技术备受海内外学者和研究机构关注。借助SMT/MASTA软件对变速器设计参数进行优化与仿真分析,通过不同扭矩下的齿面接触斑点试验对软件仿真的齿面接触应力分布进行标定,优化仿真模型,通过仿真数据和优化算法求解出最佳宏观参数和微观参数的组合,零件试制完装配后进行吊装试车主观评价测试,再通过西门子LMS/NVH便携式测试仪对NVH性能优化结果进行验证。     

基于ANSYS的变截面悬臂梁形状优化设计

为了以最少的原材料满足结构强度、刚度要求,利用大型有限元分析软件ANSYS对一个变截面悬臂梁进行了优化设计,得到了体积、最大挠度和最大应力等计算结果,通过分析比较有限元计算结果与理论结果,验证了有限元计算结果的正确性,并比较了两种优化设计方案之间的变化,为改善产品形状最优化设计提供了参考。     

车辆传动系统瞬态振动特性研究

针对某车辆动力传动系统,考虑发动机激励及系统结构关键设计参数,采用集中质量法建立传动系统动力学模型。在发动机激励变化的输入载荷下,分别对含不同结构设计参数的动力学模型进行仿真分析,对比最优设计参数状态下传动系统的动态响应。研究结果表明:发动机输出扭矩突然变化时,车辆在tip-in过程中会产生传动系统异响及车辆顿挫感;传动间隙的变化可以缓解齿轮啮合冲击现象,从而改善车辆瞬态过程的异响状态。飞轮扭转刚度及惯量、驱动半轴扭转刚度的变化对轮毂运动冲击状态影响显著,影响车辆的平顺性。     

受控五杆机构实现轨迹的"补偿运动"研究

以优化后的四杆机构为受控五杆机构的初始机构，按受控机构学原理，计算精确实现N点所构成轨迹的受控构件的补偿运动；进而研究实现M点（MN）构成轨迹的可行性，达到改善补偿运动的运动特性之目的。     

基于ANSYS的高速吹灌旋一体机灌装系统组合机架结构优化

为了满足新型高速吹灌旋一体机可靠、低耗和轻量化的要求,同时为了降低新产品的成本,课题组对其组合机架进行优化。基于有限元分析软件ANSYS对原灌装机架进行应力和模态分析,结果表明机架的最大应力和最大变形均较小,机械强度远超设计要求。故课题组采用减薄底部法兰和矩形管厚度的方法对原组合机架进行轻量化改进。研究结果表明：改进后在保证机架满足强度要求的同时,不会发生共振,符合轻量化要求。课题组的研究降低了成本和能耗。     

A356铝合金飞轮壳挤压铸造工艺参数优化

为探究最优的A356铝合金飞轮壳挤压铸造工艺参数组合，课题组研究了运用铸造数值模拟仿真、建立遗传算法优化后的BP神经网络及粒子群算法，以最小缩松缩孔缺陷体积作为优化目标，对浇铸温度、模具预热温度、比压和保压时间4个参数进行优化。结果表明：优化的工艺参数组合为浇注温度676.2 ℃，模具预热温度280 ℃，比压66.5 MPa，保压时间40 s 。优化后参数组合能够有效提高铸件成形质量及力学性能。     

某乘用车后保险杠刚度强度仿真与试验研究

乘用车后保险杠在追尾和刮蹭等事故中将对车身产生保护作用,其刚度强度特性至关重要。针对某乘用车改性聚丙烯塑料后保险杠的刚度强度特性进行研究。首先通过试验测量保险杠材料的弯曲弹性模量和塑性应变曲线,然后利用Hyper Mesh创建该保险杠的有限元网格模型。在ABAQUS中完成接触等边界条件和载荷的定义,根据企业试验标准的要求对有限元模型进行刚度和强度的仿真分析,再利用台架试验进行验证,最后对刚度不达标的部位进行了改进设计。结果表明:所建立的有限元模型能较好地预测刚度强度性能;保险杠弹性特性在小变形状态近似为线性,在变形量达到20 mm以上时将呈现出明显的非线性特性;保险杠在大变形及回弹过程中表现出良好的恢复性能并能消耗一定的能量。     

进港行李转盘轻量化研究

为了减轻行李转盘的质量、降低制造成本，课题组进行了轻量化设计。课题组利用SolidWorks建立了进港行李转盘主要承载部件机架的实体模型，使用ANSYS Workbench模块对机架进行静力学分析与动力学模态分析；对机架中的支撑立板结构进行拓扑优化，根据优化结果对机架进行轻量化设计。仿真结果表明：轻量化后的机架满足设计要求，且质量降低了20.35%。该研究方法实现了轻量化设计的目标，降低了生产制造成本，提升了产品的竞争力。