摘要：为了减轻轴承滚动体的质量,通过分析仿生乌龟壳的层状结构,提出了一种三层材料滚动体的仿生球轴承结构。首先,对符合赫兹理论的实心球轴承进行了接触应力的计算;然后,利用Workbench软件对实心球轴承进行了静力学仿真,得到了在误差允许范围内的仿真值与理论值;最后,利用该分析流程对不同中间层厚度滚动体的仿生球轴承进行了静力学分析,并将其与实心球轴承进行了相应的对比分析。研究结果表明:随着滚动体中间层厚度的增加,仿生球轴承的最大接触应力呈现出非线性下降趋势,且应力均低于实心球轴承;仿生球轴承的最大等效应力呈现出先减小、再增大的趋势;在设计的仿真试验中,当滚动体中间层厚度为5.0 mm时,仿生球轴承的最大等效应力最低,且低于实心球轴承;该研究结果可以为球轴承滚动体的结构设计提供理论依据。

摘要：为验证所设计的核心机台架能否满足核心机的正常工作要求,基于ANSYS有限元仿真软件,对核心机台架4个组成部分进行静力学仿真。仿真研究表明,台架4个组成部分在工作过程中最大施加压力下的变形量微小,受力均远小于材料的屈服强度,从而验证了核心机台架设计的合理性。

摘要：为保证螺母丝杠机构的安全运行,针对螺母丝杠的实际工况进行了静力学仿真,进而建立了螺母丝杠的磨损可靠性模型,并进行了可靠性分析和可靠度计算。根据螺母丝杠的实际工作情况,应用ANSYS Workbench软件对螺母丝杠进行了静力学仿真。在仿真结果的基础上,对螺母螺纹所受应力应变进行了不确定性分析,通过拟合响应面模型和蒙特卡洛抽样法得到了螺母丝杠机构的最大应力分布特征,利用参数化建模方法得到了螺母丝杠行程对其运行可靠性的影响情况。研究结果表明,当丝杠行程达到33 600 m后螺母丝杠部件的可靠度曲线开始快速下降。因此,在实际运行过程中,当螺母丝杠的行程达到33 600 m后,应提高检修频率,避免因螺母丝杠的磨损可靠度降低而导致故障或事故。

摘要：基于为高速铁路接触网分段绝缘器的设计和评估提供合理参考,对某型号分段绝缘器进行静力学仿真以及模态分析,根据该分段绝缘器的结构特点,建立简化的有限元几何模型;并依据相关标准对分段绝缘器分别施加最大工作负荷31.5 kN以及拉伸破坏负荷下限94.5 kN进行静态强度计算,计算结果表明在两个工况下的分段绝缘器最大应力值均出现在线夹部分,满足该部分的材料屈服强度,也满足屈服强度较小的底座部分的材料屈服强度,经对分段绝缘器的空气绝缘间隙进行查看,其结果表明在两种工况下,空气间隙未发生变化,两侧间隙值均处在438 mm左右,满足了标准中给出的不小于300 mm的要求;另外还分析了该分段绝缘器前9阶的自由模态,给出了各阶模态下的固有频率与振型。

摘要：控制棒驱动机构钩爪组件是核反应堆中重要的运动部件,其可靠性直接影响反应堆的正常运行。基于ANSYS workbench软件,对承载工况下的钩爪组件进行了静力学仿真,在仿真的基础上,赋予了输入变量的分散性,对钩爪的应力应变进行不确定性分析,并对其进行可靠性分析。分析计算结果显示,承载工况下的钩爪组件应力最大值出现在钩爪齿,3根销轴中钩爪轴所受应力最大;当前钩爪齿的强度可靠性较高,可以安全可靠的工作,后期需要重点关注钩爪齿的疲劳失效状态。

摘要：为研究大载重农用无人机结构在各种工况下的变形和等效应力变化,并对不满足极限工况的结构进行优化,利用Ansys-Workbench中的Static Structural和Response Surface Optimization模块分别对无人机结构进行了静力学仿真和优化设计。在Static Structural模块中对模型进行空载、满载、极限工况下的静力学仿真,发现其机臂结构的强度可能不满足极限工况下的最大等效应力。因此,在此基础上利用Response Surface Optimization模块对机臂进行了基于响应面法的优化设计,通过LHS试验设计方法建立Kriging模型,最终得到全局最优解。实验结果表明:此解在极限工况下的最大变形较优化前减小44.9%,最大等效应力减小31.6%,满足结构材料的强度要求。此研究不仅为无人机的设计和优化提供了理论依据,而且为WorkBench优化设计方法在多旋翼无人机领域内的应用奠定了基础。

摘要：基于连杆式和绳轮式欠驱动机构的特点,提出了一种反推式绳轮新机构。介绍了反推式绳轮机构的结构原理及运动特性,完成了用于物料袋抓取的新机构三指节机械手的结构设计。首先,基于平面力系平衡方法对三指节机械手进行静力学分析,采用Adams软件静力学仿真初步验证了静力学分析的准确性,并与连杆式及传统绳轮式结构进行对比仿真,验证了新机构力转换率高的特性;然后,对三指节机械手进行了简化建模、运动学包络抓取仿真和静力学抓取接触力仿真。结果表明,三指节机械手具备移动式包络抓取的能力;但当前设计存在接触力分布不均的缺点,需要进一步优化。

摘要：【目的】设计一种新型自动化叶菜收获机,以解决国内叶菜收获机存在的机械化及自动化程度低、装备可靠性和通用性差等问题。【方法】通过研究国内外现有的收获机结构,确定了该新型自动化叶菜收获机由切割装置、传输装置、机体高度调节装置、行走装置和收集装置组成,并改进了传输装置。机体高度调节装置可根据不同叶菜种类进行割幅和割茬高度调整,以适应叶菜切割位置的需求。通过理论计算完成整机的设计方案,并用MATLAB进行拨片运动的轨迹仿真,用ANSYS对整机机架进行了静力学仿真分析。【结果】拨片的各杆长尺寸满足需求,机架所受最大应力为26.837 MPa,在1060-H12铝合金的许用应力(75 MPa)范围以内,验证了机架的可靠性,可以满足不同类型、不同种植条件下的叶菜收割需求。【结论】该叶菜收获机经过理论验证,证明了设计的可行性,并且结构紧凑、运行效率高,具有广泛的适用性和强大的通用性。

摘要：随着建筑智能化产业快速发展,以钢筋网面制造的混凝土结构需求不断增加。捆扎任务作为其中的关键环节,目前仍然采用手工操作,存在劳动强度大、费时费力、效率低且对工人技术要求高等问题。针对这些问题,提出了一种运动解耦的轮腿机构的全自动钢筋捆扎机器人,阐述了机器人的工作原理,并介绍了机器人的总体结构、纵向移动机构、横向行走机构和捆扎机构等关键部件。此外,通过有限元分析,验证了机器人在工作状态下的结构可靠性。结合模态分析揭示了横向行走机构的振动特性,验证了横向行走机构在振动下的影响较小。研究为建筑机器人的钢筋捆扎任务提供了新的设计和优化思路,有望在建筑领域提高捆扎效率、降低成本。

摘要：为了观测全超导托卡马克装置（EAST）中充气成像系统（gas puff imaging,GPI）的谱线强度,提出一套GPI光学观察系统。以匹兹伐型物镜为初始结构进行优化,使系统像差控制在1/4λ内,在观察波长656.2nm/587.6nm下,设计系统光学传递函数在16lp/mm下达到了0.76。对温度参数在20°-250°范围内作多重结构分析,选取的透镜材料热膨胀系数非常相近,光学频率在16lp/mm时,子午方向的光学传递函数几乎无变化,而弧氏方向的光学传递函数由0.82变化到了0.69。根据光学观察窗口所在物理环境,对其进行静力学、热力学仿真研究,可以看到石英窗口的形变量达到了1/5λ,将该形变代入光学设计中进行容差分析,系统的MTF≥0.5。通过快速相机捕捉到的系统成像光谱画面图显示,该系统能清晰地观察物面的谱线强度分布以及变化。