袋装物料自动装卸装备仿真设计及优化

目的为解决市场上袋装货物装卸工作繁重、装卸自动化程度低,复杂的装卸环境影响工人的身心健康的问题,本文基于市场需要,设计一套可自动装卸袋装物料的装卸装备。方法本文首先采用SOLIDWORKS软件对装卸装备进行三维模型的研发设计,并完成装置的虚拟装配,然后利用FLUENT软件对主要的受力部件进行静力学分析,最后采用响应面优化设计法对主要零件进行结构优化。结果通过FLUENT软件分析,确定了装备的强度、刚度及稳定性满足工作的需要,同时经过响应面优化得到零部件的最优尺寸。根据优化前后各项数据可知,优化后的零部件质量比优化前质量减少了27.76%,最大等效应力减少了26.78%,最大变形量减少了59.66%。结论该装卸装备可广泛应用在水泥行业、化肥行业和食品行业等应用袋装货物的场景,为下一台样机的生产提供理论依据。

吸盘头可自动更换的贴标机械手设计与分析

针对贴标机器人对不同尺寸棒材端面贴标时需人工更换吸盘头的问题,设计一吸盘头可自动更换的贴标机械手。设计由可更换式吸盘头和吸盘头安装座组成的贴标机械手机械结构;根据工作过程,搭建用于标签粘贴的真空吸附回路和吸盘头自动更换回路;通过ANSYS建模,对提出的20种吸盘开孔方案进行仿真分析,初步选取8种吸盘头开孔方案;最后对初选开孔方案进行100次吸附实验。结果表明:孔数M=4、孔径D=6 mm、孔距s=5 mm的吸盘开孔方案标签吸附效果最优。文中设计的贴标机械手不仅可根据不同尺寸棒材自动更换吸盘头而且可实现标签的稳定吸附,十分契合贴标机器人自动化设计需求。

数控卧式铣镗床高速主轴松拉刀机构优化设计与应用

方滑枕类数控卧式铣镗床因其行程较大,主轴尺寸较长,拉刀机构安装在主轴内部,在松刀及主轴旋转时,拉刀机构会产生较大的变形量,对主轴产生较大的振动。通过静力学分析及振动学理论将现有拉刀机构进行优化,经实际工程应用证明:优化后的拉刀机构主轴整体性能明显改善。

承受超重荷载挂篮自动化监控系统可靠性分析

针对承受超重荷载施工挂篮使用过程中荷载工况复杂,结构失效造成后果严重,人工监测难以满足复杂条件下挂篮监控数据的及时反馈,也难以完成恶劣天气下对挂篮的监测,采用桥梁挂篮自动化监控系统,并通过预压方式检验自动化监控系统可靠性。结果表明:桥梁挂篮自动化监控系统应力、位移数据发展趋势与加载工况一致,系统位移自动监测值基本介于人工监测值与有限元计算值之间,系统吊带应力实测均值与理论计算值、有限元计算值均较接近。

横风风载对云梯消防车臂架变形及振动特征的影响分析

为探究横风对云梯消防车臂架的变形及振动特征的影响,采用有限元软件研究不同横风风速条件下云梯臂架的结构振动规律。臂架的风载变形主要体现在副臂在风载作用下的摆动,以偏心力矩造成的弯曲变形为主。臂架在外载荷与周期性变化的内应力共同作用下产生了低频震源,激发了臂架的低阶模态,云梯消防车臂架形变呈现出周期性振动的特征,随着风速的增加,振动幅度逐渐增大。基于该研究成果提出了一种解决方案,可为改良云梯消防车的设计提供思路。

无人机物流系统的自动卸货装置设计

为解决携带货物的无人机到达地面物流站后仍需人工或大型卸货装置进行接货、卸货的问题,对智慧物流系统地面站的自动卸货装置进行研究,通过Solidworks建立自动卸货装置三维模型,对开舱部分的关键受力零件进行有限元分析;搭载试验平台,将重量范围分别在(0,1)kg,[1,5)kg,[5,8]kg的快递分别连续测试20次。测试结果表明,自动卸货装置测试成功率均为100%,能够实现对无人机吊舱中(0,8]kg快递的卸货。自动卸货装置总体运行良好,能够较好地满足工作要求,为无人机智慧物流系统的全自动化奠定基础。

拴系牛舍固液分离自动清粪系统设计

为提升牛舍粪污收集与处理效率,该研究基于奶牛体尺与粪便特性,设计了一套舍内固液分离的传送带自动清粪系统,分析了拴系饲养模式下奶牛体尺与粪便落点的相关性,比较了固液分离时不同过滤孔径对固形物含水率、滤液浊度与沉淀物体积的影响,并经有限元分析模拟了奶牛踩踏时系统的形变情况。结果表明,奶牛躯体长度与粪便落点位置呈极显著正相关(P<0.01),躯体长度在1.60~1.75 m的泌乳期奶牛占总数的75.4%,当试验牛舍的粪沟宽度为40 cm时,该范围内完全排泄至粪沟的奶牛比例为79.4%。对于躯体长度过长或过短的奶牛,适宜的颈部挡杆高度可有效规范其排泄位置(P<0.01),提升粪污收集效率。奶牛排泄行为的模拟试验证明,过滤孔径为9 mm时可实现最佳固液分离效果。经有限元分析模拟计算,系统载荷时的最大形变为1.138 cm。研究结果为牛舍自动清粪和实施固液分离提供了数据支撑与技术参考。

车载式自动除锈喷涂装置的设计及控制研究

针对油田储罐喷涂施工的复杂性,文中设计了一种车载式自动除锈喷涂装置,集自动除锈和喷涂技术于一体,适用于油田储罐的自动除锈喷涂工作。首先,设计车载式自动除锈喷涂装置总体方案,并在ANSYS分析软件中进行受力分析,确保装置的安全性和可靠性;其次,对所用机械臂进行轨迹规划,设计整体装置的控制逻辑;最后,根据相似性原理设计加工测试装置,分析车载式自动除锈喷涂装置运动的准确性和轨迹规划的可行性。

一种机器人自动攻丝系统的设计与分析

针对传统攻丝存在孔分布跨度大、分布复杂时攻丝繁琐的问题,设计了一种以六自由度KUKA机器人为基础、结合快换末端执行器以及可自适应薄板大小的工作台的自动攻丝系统,对该系统进行了结构设计,并基于SolidWorks软件对其进行了三维建模。运用有限元分析软件ANSYSWorkbench对夹具工件系统进行了攻丝过程静力分析,获得了工件应力变形分布规律;对工作台结构与末端执行器结构进行模态分析,获得了模态振型图及前六阶固有频率,验证了设计的合理性与有效性。

分阶式四点接触齿轮滚刀的参数化设计

分阶式四点接触齿轮为凹凸式接触齿轮,具有接触强度高、弯曲强度高及重合度高等优点。为进一步推进分阶式四点接触齿轮的实际应用,本文对分阶式四点接触齿轮滚刀的三维参数化设计进行了研究。通过对三维软件进行二次开发,实现了在软件内部环境通过人机交互式界面调用程序的动态链接库,在对话框中输入滚刀的模数、外径和螺旋升角等基本参数即可自动创建分阶式四点接触齿轮滚刀的三维参数实体模型。为进一步研究滚刀的切削性能以便对刀具的结构或参数进行改进,对所建分阶式四点接触齿轮的滚刀模型进行了有限元分析,结果显示,滚刀在顶刃部位的位移变形最大,达到31.087μm;从刀齿根部到顶刃的应力由180.39Pa增大到6.74MPa,应变则由7.887×10^(-8)增大到0.00313。

桩板结构下穿多条运营高铁桥梁的变形研究分析

为研究新建市政道路桩板结构下穿对高速铁路桥梁变形的影响,现以某新建市政道路工程下穿既有高铁桥梁为工程实例,为确保铁路运营的安全,利用桩土共同作用有限元软件Midas GTS NX模拟分析该工程实施以及运营期间引起的既有高铁桥梁的附加变形。结果表明:该新建市政道路工程采用桩板结构下穿方案对高铁桥梁影响较小,且理论结果与现场自动化监测高铁桥梁变形趋势大体一致,结果较吻合,均在规范变形控制范围内。

自动化修井机杆管自动接送装置设计与分析

根据大港油田自动化修井作业的具体要求,结合自动化修井机的特点,设计了一种自动化修井机杆管自动接送装置。阐述了该装置的基本结构及工作原理,对重要部件的工作过程进行了描述;建立了相应的数学模型。对其上料机构进行了分析,选取了合适的上料液压缸。根据自动化修井机杆管自动接送装置的工作原理、工作过程设计出了相应的液压系统,保证了装置工作时的安全与稳定。运用有限元软件对装置主要承载部件进行强度分析,计算结果表明:自动化修井机杆管自动接送装置工作可靠、稳定好;且满足油田自动化程度高、安全的工作要求,大大降低了工人的劳动强度,具有很高的工程应用价值。

卡杆式自动接卸钻杆装置设计与应用

为解决现有矿用钻深孔设备在现场施工中人工接卸钻杆工序劳动强度大、危险性高的问题,设计了一种卡杆式自动接卸钻杆装置。对其控制系统进行硬件选型和监控程序开发,并开展关键零部件的有限元仿真计算,最后通过现场应用进行验证。该装置能够满足强度和刚度要求,可使操作人员的劳动强度得到降低,提升了钻孔工作效率,实现了设备的自动化和智能化。

基于ANSYS有限元分析的陶瓷模具倒浆自动化翻转装置设计

目前,传承千年的陶瓷注浆工艺以人工倾倒为主,不仅劳动强度大,而且难以保证质量。针对该问题,设计一款能自适应倾倒浆液的自动化装置。该装置主要有两大功能,一是夹抱陶瓷石膏模具,二是按工艺要求实现任意角度翻转倾倒浆液。首先,采用SolidWorks软件搭建三维模型。其次,利用ANSYS软件对关键承重部件和机架机构分别进行静态强度分析和模态分析。最后,通过模拟仿真与物理试验进行分析。结果表明,该装置结构设计合理,翻转和夹抱的过程平稳可靠,而且结构刚度和强度均满足生产要求,能够为传统产业的智能化升级改造提供借鉴。

采煤机滚筒螺旋叶片调节式压制模具设计与研究

针对目前采煤机滚筒螺旋叶片固定压制模具无法调整叶片的参数,造成压制精度低等问题,设计了一种采煤机螺旋叶片自动调节压制模具。该模具由一个上模和一个下模组成,上模与下模结构相同,通过自动控制系统可自动调节模具中可动筋板摆动角度,从而可满足在不更换模具情况下使待压制螺旋叶片的螺旋升角达到设计要求,并利用Ansys有限元分析软件对模具进行了静力学分析,分析结果表明:可调节式压制模具结构方案设计合理,工作稳定,性能安全可靠,为后续结构优化设计和改进提供合理的理论依据。

药用包装铝管自动套管设备设计及分析

为解决药用包装铝管在某些特殊应用中需要在铝管中套入塑料软管的问题,文中设计了一套药用包装铝管自动套管设备,主要由上料、套管和下料等结构组成,实现铝管与塑料软管自动套管的工艺过程。根据工艺要求确定设计方案,采用SolidWorks软件对自动套管设备进行建模。探讨关键零部件过渡管箱体套管的装配过程和受力分析,根据铝管和塑料管尺寸,确定过渡管的合适尺寸。采用ABAQUS软件进行仿真分析,而后通过试验验证铝管与塑料软管可否柔顺地自动装配。

多芯片模块互连可靠性预测分析

为了预测多芯片模块(MCM)的互连短路和断路失效,采用ANSYS参数化设计语言(APDL)实现了由2个Si开关芯片和2个GaAs低噪声放大器芯片组成的高集成度双通道MCM的3D自动建模。对不同工作条件下的MCM进行了热传导分析。基于原子通量散度(AFD)原理,采用有限元分析(FEA)法对该MCM在不同工作温度和电压下的互连可靠性进行了分析,得到该MCM在不同工作条件下的AFD分布、温度分布,以及温度、AFD与工作电压的关系曲线。结果表明,芯片和塑封材料的温度随着工作电压的升高而增加,且该MCM的互连可靠性随着温度和工作电压的增加而显著降低。研究结果可为MCM的版图设计提供参考,以保障其互连可靠性。

基于Abaqus的升降式转运车静动态有限元结构分析

运用三维建模软件构建实体模型,主要为升降式转运车大型机械设备的框架结构,运用Abaqus有限元分析软件对该设备的框架结构动态特性和升降台制动过程响应进行可靠性和安全性分析。最终验证这种用于机场货运自动化物流系统中集装板/箱等物料的自动仓储设备(升降式转运车)设计的合理性及可靠性,并指导优化完成整机设备的设计。

U形节段梁自动化吊具设计与分析

U形梁以其优良的特性被广泛应用于大型城市的轨道交通中,预制拼装U形节段梁施工技术采用离散化的方法,解决了大型构件制造、运输和安装的难题,但同时也存在着单元数量增多,堆放和转运过程中吊装作业繁琐、效率低的情况。文中针对建工行业自动化、少人化的施工需求,提出一种非穿孔式U形节段梁自动化吊具解决方案,实现对U形节段梁自动化高效抓取作业。根据实际应用需求设计了双向伸缩卡位式U形节段梁自动化吊具,并介绍了该自动化吊具的结构组成和功能;借助虚拟样机直观地展示了该自动化吊具的施工方法和动作流程;最后使用有限元分析方法,对极限工况条件下的U形节段梁和自动化吊具关键部件进行了可行性分析。

基于材料热特性的轴承预紧力自调节设计方法

采用滚动轴承支承的机床主轴在转速上升过程中摩擦发热产生温度变化,引起轴承预紧力变化限制了机床转速。提出材料热特性轴承预紧力自动调节方法,该方法是根据温度变化时金属材料受热伸长的特性,通过分析机床主轴转速上升时摩擦功率损耗产生的热量,建立主轴温度场模型。采用有限元计算主轴工作温升引起的热变形,按照两种金属材料受热伸长的差值,建立温差与位移关系的数学模型,并求解应用双金属材料结构设计参数。仿真计算结果表明,通过使用轴承预紧力自调节方法,可以有效地扩大机床转速范围,应用在加工中心的主轴上,主轴最高转速由2.5kr/min提高到了3 kr/min,取得了明显的效果。