Delta并联机器人运动学性能分析与结构参数优化

Delta并联机器人具有速度快、结构简单、承载力强等优点,在钵苗移栽、产品分拣与包装中应用广泛。针对目前Delta并联机器人各结构参数对运动学性能的影响及系统性结构参数优化设计缺乏完整理论体系的问题,本文分析可达工作空间雅可比矩阵条件数分布规律、结构参数约束关系、运动学性能随结构参数的变化规律及相关性,获得条件数分布特性和失真约束条件,在此基础上得出动静平台半径差和主动臂长度增加和从动杆长度减小能够使得机构性能较优。给定设计工作空间,对原结构进行参数优化设计,通过建立包络惩罚函数,采用多元非线性拟合与线性加权组合法得到运动学性能评价函数,结合条件数分布特性和失真约束条件建立优化模型,利用遗传算法进行优化。相较于优化前,优化后可达工作空间体积减小14.26%,设计工作空间的全局条件数均值和全局条件数标准差分别减小31.20%和11.78%,且设计工作空间各截面条件数分布规律验证了条件数分布特性的可靠性。

高速公路边坡预应力锚索桩板墙结构参数优化与受力特征分析

桩板墙是高速公路滑坡治理中常用的一种支护措施,其结构参数的优化设计是工程施工的研究重点。以云南省红河州建水(个旧)至元阳高速公路工程AK0+560~AK0+660段桩板墙工程为背景,采用数值模拟与灰色关联分析、正交试验设计相结合的方法,研究桩体嵌固长度、桩间距、桩宽3种结构参数的影响与优化,最终验证优化后的结构参数在地震工况下的稳定性。结果表明:桩间距为主要影响因素,桩体嵌固长度和桩宽的关联度相近,为次要影响因素;桩板墙结构参数最优组合为桩体嵌固长度15.0 m、桩间距5.0 m、桩宽3.0 m;地震工况下,抗滑桩悬臂段土压力以及桩身偏移量和沉降差满足规范要求,边坡稳定性较好。

基于锚索支护的凡口矿采场结构参数优化研究

随着开采年限的不断增加,矿山开采的地质条件逐步复杂化,早期因支护水平和装备限制而制定的采场结构参数无法适应当前的生产任务。通过理论分析、数学计算和数值模拟,建立了采场顶板预应力锚索支护的数值模型,优化大直径深孔采场的结构参数。结果表明:采场顶板位移量和塑性区减少百分比最高分别为18.64%和24.4%,预应力锚索能够有效地保证采场顶板的稳定性。锚索支护后的采场安全跨度增至20 m,显著提升了单个采场的生产能力,研究结果可为同类矿山采场设计提供参考。

基于R&(2-RPR)+UPS并联机械腿结构参数优化

针对绝大多数并联机械腿工作空间小的问题,提出了一种新型带有放大机构的R&(2-RPR)+UPS并联机械腿,并对其主要结构参数进行了优化。首先,使用SolidWorks软件建立了并联机械腿及四足机器人整机三维模型,推导了单腿机构的位置反解,并通过Adams软件及Matlab软件对其正确性进行了仿真验证;其次,采用蒙特卡洛法求解了单腿工作空间体积,并将其作为优化指标,分别探究了该优化指标与各结构参数之间的规律,确定了优化变量;最后,采用粒子群算法对机械腿主要结构参数进行了优化。结果表明,优化后的机械腿工作空间体积增大了69.83%,在X、Y方向上的工作空间范围分别增大了35.26%、19.51%,提高了四足机器人的快速行走及越障能力。

基于相关性分析和响应面法的复合旋流器结构参数优化

为了提高旋流器优化参数的准确性,得到其在结构优化中的最优解,以一种新型复合旋流器为研究对象,基于相关性的单因素分析寻优法,以相关性分析的结果来指导优化范围的选取,提高其结构参数优化范围的准确性。结合响应面优化方法,以分离效率为优化目标,确定旋流器的最优结构参数,建立了分离效率和结构参数之间的回归模型。结果表明:不同的结构参数和各性能指标之间的显著关系并不相同,根据相关性分析的结果确定各结构的优化范围为:上锥角为0°~4°,下锥角为8°~12°,底流口直径为12~16 mm;响应面优化得到旋流器最优结构为:上锥角为2.565°,下锥角为11.719°,底流口直径为12.889 mm,在本组参数下旋流器固体分离效率达到了99.945%,气体分离效率达到了93.807%。为旋流器的结构优化提供了一种新方法。

基于大涡模拟的风琴管喷嘴结构参数优化及流动特性分析

基于ZGB空化模型和WALE亚格子模型,采用大涡模拟(LES)方法对风琴管喷嘴空化射流流场进行数值模拟研究,在实验与数值模拟空化云演化规律基本吻合的基础上开展风琴管喷嘴结构参数优化设计。基于三因素四水平的正交试验设计,分析了圆柱段及扩散段对空化射流流场特性的影响规律。结果表明,扩散角角度为空化效果的主要影响因素,圆柱段长度为射流效果的主要影响因素,扩散段长度对空化射流影响相当,通过极差分析获得了风琴管喷嘴最优结构参数组合。对比分析风琴管喷嘴结构参数优化前后的空化射流流场发现,优化后的风琴管喷嘴空化射流效果显著提升。

浒苔回收处理装置聚集螺旋体结构参数优化

论文设计了一种浒苔回收处理装置,并对浒苔收集装置的聚集螺旋体进行了优化设计。首先,对聚集螺旋体进行静力学分析,然后用聚集螺旋体的关键设计参数对输出结果(质量、最大变形和最大等效应力)进行响应面法分析,构建设计参数和输出结果之间的近似函数关系。结果表明:聚集螺旋体实现了130.33 kg的减重。优化后,提高了材料利用率,节约了设计成本。

一种补油溢流阀压力超调特性分析及结构参数优化

带有活塞杆控制的先导式带补油功能溢流阀具有响应快、通流量大等特点,在工程机械液压系统中应用广泛,但压力超调量较大。为了揭示影响压力超调量的关键因素,以某型先导式补油溢流阀为研究对象,利用AMESim搭建仿真模型,研究其结构参数对压力超调的影响规律。仿真表明:当主阀芯半锥角、先导阻尼孔径和进油口直径逐渐增大时,其主阀口压力超调量均逐渐减小;当阀芯阻尼孔径逐渐增大时,其主阀口压力超调逐渐增大;当主阀芯半锥角、阀芯阻尼孔径、先导阻尼孔径以及进油口直径分别从25°,4.2 mm,4.10 mm,13.0 mm调整为40°,4.8 mm,4.16 mm,13.5 mm时,其主阀口压力超调量从57.1%降至19.4%,结构参数优化后的补油溢流阀超调较之前有显著降低。此外,改进后的补油溢流阀在补油工况下开启压力0.13 MPa,压差随补油流量增加缓慢,性能较之前相比有较大的提升。为阀的优化提供理论指导,并且对同类型产品的相关研究有一定的参考价值。

基于ANSYS的称重传感器弹性体结构参数优化

为提升称重传感器的动态响应能力,本文通过结构参数优化仿真调整现有模型关键尺寸,增强其动态性能。首先,建立弹性体的数学模型,通过Matlab仿真其传递函数,研究固有频率与动态响应之间的关系。随后,根据实际工况,完成了弹性体的结构设计,利用ANSYS软件建立了仿真模型,通过静力学和模态仿真获得最大等效应变值和二阶固有频率,为优化设计提供初始方案数据。进一步,利用ANSYS优化设计模块对仿真模型进行了结构参数优化,通过仿真响应曲面分析输入参数对优化目标的影响,并确定了最佳优化方案。仿真优化结果表明:与初始方案相比,优化后的弹性体固有频率提高了1.82%,增强了传感器的动态响应能力和稳定性。

铝合金蜂窝吸能结构参数优化设计

基于铝合金蜂窝结构轴向平压试验和数值模拟,对不同结构参数的铝合金蜂窝结构吸能特性展开评估,通过对参数质量比吸能增率的引入,表明吸能增率与质量增率为一次线性关系。归纳得出铝合金蜂窝吸能结构参数优化设计的经验公式,经验证明,计算精度超过90%,可实现铝蜂窝吸能结构参数快速优化设计,为轻量化吸能结构的设计提供理论依据。

高温热管换热器的稳定性设计和结构参数优化

在能源紧缺和环境污染问题日益严重的背景下,提高能源利用效率、发展高效传热技术已成为工业领域的重要研究方向。高温热管换热器作为一种高效的传热设备,在航空航天、能源动力、化工、冶金等领域得到了广泛应用。在高温热管换热器的实际应用中,稳定性问题是制约其性能发挥的关键因素之一。因此,对高温热管换热器的稳定性设计和结构参数优化展开研究具有重要意义。本研究旨在通过深入分析高温热管换热器的工作原理和特点,探讨其稳定性设计和结构参数优化的方法。通过本研究,期望能够为高温热管换热器的进一步应用和发展提供理论支持和实践指导。

黄山铜镍矿采场结构参数优化及采矿精细化管理实践

黄山铜镍矿随着开采下行,采切工程量任务日益加重,三级矿量不平衡逐渐显现,采矿成本居高不下。结合矿山生产实践,增大无底柱分段崩落法采场结构参数是实现三级矿量平衡,降低采矿成本、提高生产效率的有效途径。基于高分段、大间距无底柱分段崩落法在国内矿山的成功应用,通过理论分析、类比优选,结合矿岩性质和采矿设备,推荐黄山铜镍矿将原有13.3 m×15m采场结构参数增大到20 m×20 m,并开展分盘区差异化中深孔凿岩爆破参数工业试验,针对低贫化放矿与放矿量的技术管理问题,利用新技术解决采矿工艺与出矿精细化管理控制技术经济指标的协同问题,经回采过程中爆破效果验证优化和技术经济指标测算分析,矿石大块率可降低15个百分点,采矿贫化率控制在15%,采矿单位成本降低6%,达到了较好的经济效益。

锡矿山南矿深部采场结构参数优化研究

锡矿山南矿深部矿体为薄至中厚矿体,矿体下盘中等稳固以上,上盘围岩存在断层稳固性差的问题,采用FLAC3D对盘区采场结构参数进行优化研究,采用机械化上向水平分层充填采矿法进行回采。结果表明:针对Ⅱ盘区矿体,随着采场宽度的增加,采场塑性区逐渐增加,顶板位移逐渐增大,最大主应力也随之增加,在采场宽度为8 m时较为合适;针对Ⅰ盘区矿体,随着采场长度的增加,采场塑性区和顶板位移逐渐增大,最大主应力也随之增加,当采场长度增加到70 m时,采场变形破坏急剧增加,因此,在采场长度为60 m时较为合适。研究结果为锡矿山南矿深部矿体回采采场结构参数的确定提供了一定的理论支撑,也可为类似条件下矿山回采采场结构参数确定提供借鉴。

轨道衡结构参数优化设计与仿真研究

轨道衡的结构参数优化设计与仿真分析在金属矿山计量工作中十分重要。针对轨道衡结构参数设计存在的问题提出了优化对策,包括历史运行数据的收集与分析、金属矿山专属标准的制定,以及计算机仿真和模型仿真技术的应用。通过研究轨道衡的结构参数优化设计与仿真研究过程,得出相关研究成果并展望未来轨道衡在金属矿山计量工作中的发展前景,为金属矿山行业提供可靠的称重解决方案,并在优化设计和仿真方面取得了重要进展。

斜管沉淀池结构参数优化的理论分析

研究认为斜管沉淀池的结构参数(管径d、管长l、倾角θ)和控制参数(表面负荷q、管内流速)影响沉淀效率。分析了进入斜管内絮体的运动轨迹,并借助姚氏特征参数推求设计参数对临界沉速u0的影响情况;同时,对沿斜管内壁下滑的絮团进行受力分析,求取其对结构参数的最低要求。结果表明,u0与表面负荷q成正比,且存在满足絮团下滑条件的最大q;综合考虑絮体沉降和絮团下滑,不同q下存在较优管径d;考虑管长方向上的比临界沉速,斜管长度l可以选择为1.2～1.4m;q相同时,斜管倾角为35°～60°能基本满足絮团下滑的要求。

扁挤压筒结构参数优化及分析研究

本文应用有限元法对过盈装配扁挤压筒的结构参数进行了系统的分析。获得了不同装配参数下 ,扁挤压筒在装配后及工作时的内部应力分布和最大等效应力的变化规律。以扁压筒在装配和工作状态下的最大等效应力值同时最小 ,并小于材料的许用应力为目标函数 ,对扁挤压筒的结构参数进行优化。通过参数优化 ,获得最佳的结构参数 :内套外径尺寸、中套外径尺寸、内中套过盈量、中外套过盈量。

径向热管换热器壳程数值模拟及结构参数优化

利用FLUENT软件,对同轴径向热管换热器壳程进行模拟计算,分析烟气速度、温度及局部对流换热系数沿壳程的变化规律,并寻求换热器结构参数优化值。研究结果显示：换热器壳程,离热管管壁越近,温度梯度越大;烟气流经管束时,在管束尾部形成一个楔形的涡流区,速度在流体出现脱体的地方达到最大;湍流强度在涡流中心区域也达到最大值,中心区域的换热强度明显高于热管两侧边缘处,管束尾部的烟气温度低于管边缘处的烟气温度。将模拟结果与测试结果进行比较,误差在10%以内。通过改变换热器结构参数,对换热器壳程烟气对流换热进行分析研究,得到径向热管换热器结构优化参数：横向管距为114-120 mm;纵向管距为120-125 mm;翅片高度不应高于26.5 mm;翅片间距为6 mm。

主动减振器结构参数优化设计

主动减振系统由3个以上减振器构成,其固有频率直接决定了系统隔振带宽,且减振器水平向隔振广泛采用摆机构。柔性杆直径及杆长是影响摆机构水平向刚度的主要几何参数。根据材料弹性变形理论建立了摆机构的水平向刚度模型及最大拉应力模型。在给定的负载质量范围内,以主动减振系统水平向固有频率与目标值的均方差最小作为优化目标,将许用拉应力和最大尺寸作为设计约束,应用序列二次规划法求解该非线性优化模型,得出摆机构的最优设计参数及对应的均方差。基于3σ准则,可估计主动减振系统的水平向固有频率分布范围。在许用固有频率范围约束下,得到摆机构参数的允许范围。实验结果表明:减振系统固有频率的测试值与理论分析值的差异小于10%;加入主动控制后,振动传递率的共振峰小于0dB,大于6Hz的振动传递率小于-20dB。

散热器空气侧百叶窗翅片结构参数优化

对散热器空气侧的百叶窗翅片建立三维流固耦合的模型,运用Laminar方法进行数值模拟,结果表明传热与压降特性与实验关联式吻合较好,模型得以验证;为进一步阐明汽车内散热器空气侧的强化传热翅片的性能,分别考察了不同的翅片高度、窗翅高度、翅片厚度和翅片节距等结构参数对传热系数和压降的影响,得到了一组综合性能较好的百叶窗翅片结构参数。

壁面渗透燃烧微燃烧器结构参数优化实验研究

针对一种圆柱多孔壁面组织渗透燃烧微尺度燃烧器,本文在甲烷/空气不同燃料当量比和混合气流量下,对比实验了关键参数燃烧室内径(d)和燃烧室高度(h)变化对燃烧器性能的影响。结果表明随燃烧室内径减小,吹熄极限速度显著下降,烟气平均温度升高,同时壁面温度下降;燃烧室高度减小,可燃烧极限当量比和淬熄极限速度均增大;在高径比h/d接近1时,烟气平均温度最高,壁面最高温度不变,大流量下壁面温度降低更快。因此,当缩小壁面渗透微燃烧器时,为防止燃烧效率降低和热损失增加,应优先缩小内径并保持高径比接近1.0。