高空台流量管新型篦齿密封特性分析及结构优化设计

针对高空台流量管与导流盆连接结构减小气体泄漏、避免出现反向进气压力过大导致结冰的设计要求,开展不同内径流量管新型篦齿密封特性及结构参数优化研究。建立了高空台新型流量管篦齿密封结构有限元模型,并开展了新型流量管篦齿密封结构泄漏特性实验研究。基于数值模拟与试验,研究了流量管内径对密封性能的影响规律。根据Box-Behnken响应面设计法,选取不同流量管内径下的密封间隙、控制口数量以及孔型出口数量为优化参数,进行新型篦齿密封结构参数优化设计研究。结果表明:仿真泄漏量与试验值相比最大误差不超过7%,证明了本文仿真模型的有效性;当结构内径由1 m增大到3 m,密封泄漏量由0.021 kg/s逐渐增加到0.162 kg/s,增幅高达671.4%;内径1 m,2 m和3 m篦齿密封结构经优化后,最大流速分别减小了16.1%,14.3%和9.7%,泄漏量分别降低50.74%,98.50%和97.52%。本文研究为高空台新型流量管篦齿密封结构优化设计提供了有效方法,也为流量管尺寸规范化设计提供了技术支撑。

果园采摘升降平台设计

为解决果园机械化采摘过程中费时费力、可达性差等问题,设计了一款高度和行距可调的果园采摘平台,以适应不同果园地形的采摘作业。整机采用履带式底盘,并搭载可调式升降平台,选用ZGL-E100×1200型液压缸为其提供升降动力,并通过输送装置完成水果的运输和收集。采用SolidWorks软件完成整机及零部件的结构设计和三维建模,联合ANSYS Workbench软件对部分零部件进行仿真模拟。有限元分析结果表明,垂直输送轴与水平输送轴强度、升降平台机架均符合设计要求,通过模态分析得出升降平台在作业过程中稳定性较好。

附着式升降防护平台避让装置设计与应用

为解决现有附着式升降防护平台在施工流水作业时存在干涉问题,提出一种带有避让装置的新型附着式升降防护平台,平台底部桁架采用“吊桥式”结构,并分析此结构的技术难点,提出技术创新点及施工要点。为验证空间桁架结构的安全性能,采用理论计算、有限元分析和试验检验互为校核验证底部桁架结构的强度与挠度。挠度计算值与挠度试验值误差均在15%以内,且在最大施工荷载下的最大挠度值小于10mm,误差值与挠度最大值均符合现行国家规范要求。计算结果表明该避让装置可有效解决防护平台在升降过程中与其他器械及局部凸出结构产生干涉的问题,保障施工安全,提高施工效率。

基于有限元仿真的高海拔低压实验舱强度分析研究

低压实验舱在进行模拟高海拔等极端条件下的实验时需要承受较大的外部气压和内部气体负荷,因此其结构设计与强度校核至关重要。按照需求对舱体结构尺寸进行了设计,运用有限元方法建立舱内低压环境的数学模型,校核实验舱在内外压差情况下的强度性能,在此基础上对实验舱结构进行改进优化,进一步进行强度分析,验证其改进效果。结果表明,设计改进后的实验舱结构应力均小于材料的屈服极限,满足强度要求。

低矮巷道钻孔机器人车体平台设计与分析

煤矿井下低矮巷道的探放水钻孔施工不仅要求钻孔机器人结构紧凑、外形尺寸具有适应性,而且能够进行全方位和大倾角钻孔施工。履带车体承担着钻孔机器人主体组件布局和行走的功能,是钻孔机器人能够稳定钻进的基础,为此创新设计了悬臂式焊接车体平台。为确定车体平台的承载能力和可靠性,通过ABAQUS有限元软件对其在2种极限工况下进行模拟分析。结果表明,应力集中均出现在车体平台悬臂处,车体平台的最大Mises应力和变形量均能满足强度和刚度的设计要求。

一种大型邮轮吊舱推进器安装平台设计方案

为在空间有限的船坞内安全、高效地开展大型邮轮全回转式吊舱推进器安装工作,以国产首艘大型邮轮为研究对象,通过对传统的吊舱推进器安装方案及其存在的问题进行分析,在五自由度吊舱推进器安装平台的基础上提出一种“3+3”自由度吊舱推进器安装平台设计方案。对该平台的总体结构及其关键零部件进行设计,并通过结构有限元分析验证该设计的可靠性。实际应用结果表明,新设计的吊舱推进器安装平台能有效提高吊舱推进器安装效率和精确度,大幅缩短船坞周期。

高强度望远镜载车平台结构优化设计与分析

望远镜是天文观测的重要工具,其口径越大则分辨能力越高,分辨能力的大小又决定了人类可观测到的宇宙空间的大小。相较于传统的地基大口径望远镜,车载望远镜对天气和环境有着更强的适应能力,观测更高效。车载这种动态形式对望远镜的整体质量和尺寸有着严格的要求,随着望远镜口径的增大,望远镜质量也会呈几何倍数增长,这对载车平台的结构也提出了更高的要求。该文以大型光学望远镜的载车平台为研究对象,通过将不同的设计方案进行有限元分析对比,从而得到较好的载车平台结构,以满足望远镜口径增大对载车的要求。

基于Abaqus的航空导管弯曲疲劳试验堵头优化设计

针对航空导管试验用堵头的结构和磨损状况进行分析,在满足正常弯曲旋转运动状态的基础上,为了减少磨损面积并减小附加载荷的影响,提出优化方案设计,将圆柱体堵头改进设计为鼓形堵头。利用有限元分析软件Abaqus建模对DN6~DN14的航空导管使用鼓形和圆柱体堵头装配条件下分别进行工作条件模拟分析,通过应变云图将最大应变值绘成点线图,并计算出附加应变值的大小。各规格导管动态时最大弯曲应变值与静态载荷值的差值(即附加应变值)均在静态载荷5%的允许波动范围内,相比于应用圆柱体堵头,应用鼓形堵头时最大弯曲应变值更接近理想状态值,其点线图与理想状态点线图更为贴合。分析结果表明,优化鼓形堵头后,减小了附加载荷的影响,在原有基础上能更好地满足试验要求,可提高弯曲疲劳试验的准确性和连续性。

水电站溢洪道高架塔机拆除施工技术

为满足南屯1水电站溢洪道高架塔机拆除用400 t吊车的承载力和作业宽度,在大坝主体下游临空侧,创新采用叠梁门在相邻闸墩上浇筑混凝土墩搭设简支梁为下游侧吊车前支腿提供支撑;下游侧后支腿采用在溢洪道闸墩上浇筑混凝土墩作为支撑平台;上游侧前支腿和侧后支腿均采用在大坝主体顶面上铺设工字钢作为支撑平台;并利用理论和数值模拟方法,对支撑平台承载力的安全性进行验证,结果表明,支撑平台可满足400 t吊车在拆除高架塔机时的承载力和作业宽度,在总结拆除施工工艺流程和要点的基础上,成功利用废弃叠梁门拆除了南屯1水电站溢洪道高架塔机,取得了良好的经济效益,可为高空受限环境下塔机拆除施工提供有益借鉴。

机载光电平台内框架拓扑优化设计

为提高机载光电平台动态性能,减小振动环境对其成像质量的不利影响,采用基于变密度法的拓扑优化理论,以最小化合成柔度指数为目标函数,以基频不低于某值为约束条件,对光电平台内框架进行了拓扑优化设计,并对优化前、后内框架结构的刚强度及模态振型进行了对比分析,结果表明优化后内框架在减重8%的情况下静、动态特性均得到了大幅度提升,最大变形量由0.058 mm下降至0.016 mm,最大应力值由16.3 MPa下降至2.7 MPa,基频由131 Hz提高至213 Hz。在减小重量的同时有效地降低了结构的最大变形,提高了结构整机性能。最后通过振动试验验证了拓扑优化结果的正确性。这种拓扑优化技术将为以后光电平台的设计提供有效的帮助。

机载光电平台外框架结构优化设计

为减小机载光电平台的质量,提高机载光电平台动态性能,依据优化基本理论,以外框架壁厚、筋高和筋宽为设计变量,质量最小为目标函数,以固有频率不低于150 Hz为约束条件,对光电平台外框架进行了优化设计,在满足刚度和强度的前提下,优化后的外框架最大静力学变形量增加了0.015 mm,质量减小了1.4 kg,固有频率提高了近40 Hz。外框架经过优化后,去除了自身冗余的质量,改善了外框架的动态特性,提高了光电平台结构整机性能。最后通过振动试验验证了优化结果的正确性,和试验结果相比,仿真误差不超过10%,且优化后的外框架可以满足振动环境的使用要求。这种优化技术将为以后光电平台的设计提供有效的帮助。

基于有限元分析的推力矢量测试平台研究

重点介绍了一种压电石英式推力矢量测试平台。用有限元分析工具对测力平台模型进行静力学分析,并对测力平台的关键尺寸进行结构参数优化设计,以达到减少非线性和横向干扰的目的。实验结果表明:该测力平台具有良好的静态性能指标,灵敏度、线性度都达到了设计要求,直接输出的相间干扰在2%以内,可以满足推力矢量测量的需要。

基于有限元分析的掘进机回转平台结构优化设计

针对某型号悬臂式掘进机中回转平台的结构特点,在确立危险载荷工况并完成相应的载荷计算后,利用ANSYS软件的APDL编程,建立回转平台结构的有限元非线性接触分析模型,通过分析计算得到其应力和变形的分布规律,并确立了支耳结构为承载的薄弱位置,在此基础上选择支耳的结构尺寸为设计变量,以最小化支耳位置的最大Mises应力为目标函数,建立回转平台结构的优化设计模型,通过优化使支耳结构的承载能力提高15%,回转平台结构的整体刚性和承载能力得到较大的改善,优化结果在工程实际应用中被采纳。

Motoman工业机器人有限元静态分析及改进设计

在利用SolidWorks Simulation软件分析Motoman-HP20工业机器人静力学特性的基础上,对机器人性能影响最为显著的手臂部件进行了改进设计.有限元分析结果显示,将机器人手臂更换为更加轻质的铝合金材料并作相应结构改进后,机器人的最大等效应力、应变均比改进前有所减小;最大位移和改进前相比,基本保持不变,能满足Motoman工业机器人用于焊接、喷漆等较轻载荷工况下的基本性能.这种改进设计不仅可以减轻工业机器人的本体重量,提高机器人的动态特性,减小机器人的运动惯量,还能节约材料,节约能源,降低成本.

导架爬升式升降工作平台标准节吊具的设计及其结构静力分析

目的设计一种标准节的吊具,解决导架爬升式升降工作平台的标准节在安装过程中的传统吊绳捆绑这一方法的不足.方法利用solidworks建模,对其进行可行性分析并利用AN-SYS结构分析功能进行有限元分析,通过吊具的实用性及其强度的计算,同时对标准节吊具进行改进设计,使得吊具更为优化.结果通过计算得出,采用加强方管其最大应力为77.6 MPa,满足工作要求,为标准节吊具的设计提供依据.结论确保了结构的可靠性,验证了计算机辅助设计和优化吊具的可行性和高效性.

某红外相机稳定平台框架结构设计与分析

针对某红外相机稳定平台,设计了两轴两框架的结构形式。对相机关键支撑结构件照准架进行了较为详细的结构设计和分析研究。照准架采用一体式半封闭结构,提高了照准架的自身结构刚度,同时避免了大尺寸面的加工变形以及装调问题。建立了照准架的三维模型,并进行了6g重力、常温和-20℃均匀温降工况下的静力学分析和模态分析研究。分析结果显示,照准架的最大变形为0.706mm,最大应力为47.33 MPa;1阶模态为53.2 Hz,均满足设计指标。利用有限元软件为红外系统照准架的设计可行性提供了理论依据。

双翼深松铲结构的有限元分析与改进设计

在对深松铲进行二维设计的基础上,应用Pro/E和ANSYS软件对经验设计的双翼深松铲结构进行了力学分析并在此基础上进行了改进.结果表明:采用打孔方式固定深松铲是造成铲柄应力集中的主要原因,改进固定方式是解决问题的有效方法;应用ANSYS软件进行有限元分析是重要的现代设计方法之一,但与经验设计有机融合是提高设计质量的重要途径.同时,经验设计也有一定的优点,不应该全部否定.本文还对深松铲过载保护的必要性和方法进行了论述,设计了过载保护装置,该保护装置可以有效的对深松铲进行保护,避免断裂等损坏的发生.

基于ANSYS的采煤机截割电机扭矩轴的设计与研究

以采煤机截割电机扭矩轴为研究对象,应用ANSYS-Workbench有限元分析软件,分析了在相同约束下不同卸载槽形式的扭矩轴的应力与应变。分析结果表明:通过改变扭矩轴卸载槽的结构形式,可以不同程度地提高扭矩轴危险截面的强度,从而为扭矩轴的设计改进提供参考。

测力平台工作台结构优化

介绍了一种生物力学和工业用三向测力平台工作台结构优化设计的方法。这种方法，以动态和静态测过精度为优化目标，用有限元分析和计算各个结构参数。结果表明，合理减薄工作台顶板的厚度及筋板厚度，适当增加筋板高度，合理布置筋板位置，可减小工作台１／２的质量，提高工作台的刚度，从而三向测力平台的各向自振频率提高到倍，动态力幅值测量误差减少５０％，提高了线性度，减小了横向干扰，达到了优化测力平台工作台结构设计的目的。为各种测力平台工作台的设计提供了一种优化设计方法。

液压挖掘机回转平台结构有限元分析及改进设计

以某型号液压挖掘机回转平台结构为研究对象,通过有限元分析方法,找到结构薄弱环节,再对其结构进行相关改进设计.在保证结构质量基本不变的前提下,所有工况易疲劳失效区域最大复合应力从172.46MPa下降至123.82MPa,大幅度提高了该平台的稳定性和整体性能.