糊箱打包机升降传输平台的轻量化设计

①残留横摆角速度绝对值Δr的评价分数:
②残留横摆角速度总方差E的评价分数:低速转向回正性试验的综合评价分数为:则该试验车低速转向回正试验项目评分如表
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图1糊箱打包机升降传输平台模型
升降传输平台轻量化设计版权评估
结构的轻量化设计是充分运用现代优化手段对结构进行合理的设计,需要在保证设备的基本工作条件、
强度等综合性能与特征指标的情况下,尽量减轻设备的总从而达到提升动力性、为企业和消费者减少成本
实现重量、利润空间和综合质量指标的良好平衡
糊箱打包机升降传输平台的轻量化设计可从材料后结构优化两个方面入手。
材料轻量化
通过为结构替换比重更小的材料而达到减重目的是最直接的轻量化方法之一。传统框架式升降平台使用
最多的是钢材,它的生产成本较低,制造也相对容易,但质量相对较重,在老式的机械设备中比较常见。为了降低产品质量,有必要进行升降传输平台材料的优化,
轻量化目的[3]。目前,升降传输平台用轻量化物质的开发正新型智能物质正逐步应用于升降传输平台的制造用高强度钢板和镁合金已应用于机械设备。可调式电热板
的比强度明显大于钢、铝等材料,因此具有天然的优势。且镁合金还具有较好的减震降噪性能,能提升产品工作的使得目标函数最小或最大。其数学表达式为:
酒精增稠剂热转印墨水式(1)中,g1和g
变量。其中,v是由x
过求解设计变量v,使目标函数最小。
拓扑优化方法已广泛应用于各类机械结构的轻量化设计。例如,2005年,
焊锡线算法对双层糊箱包装平台进行了优化设计
如升降平台的上层受力较小但其气缸存在额外工况下的横向运动,需要保证一定的刚强度,因此不能
设计的过弱。气缸及其周边结构也不能作为设计区域,因此,定义设计区域仅为升降平台框架本身的中间和下方区域。如图
3所示。
图3模型设计区域
拓扑优化时需要设置优化的目标以及约束条件,参数设置的合理性将直接影响优化结果。为了保证升降平台结构有最大的强度,可将优化目标定为刚度最大化,在软件中可用应变能来反应结构的刚度,即应变能越小,代表结构越稳定,整体刚度越大;反之,应变能越大,结构整体变形越大,刚度越小。而此次优化的目的是为了进行轻量化设计,因此可以将约束条件设置为设计区域材料的体积分数,即设计空间总体积的百分比,可确定材料的多少。
拓扑优化的变量为设计区域单元的相对密度值,最大值1代表此处的材料完整保留,而最小相对密度0.01说明优化后认为该材料对结构的性能并不重要,可以考虑删除。可以通过密度筛选将低密度的单元隐藏只保留高密度的区域,结果如图4所示。图4中可以看出优化后骨架两侧纵向的管材料密度均小于0.1,说明两侧纵向的管对结构刚强度并不敏感。而骨架其余的材料相对密度均匀较大的区域,说明结构需要一定的支撑强度,不可过分弱化。
根据拓扑优化的结果,概念优化方案将两侧相对密度较低的方管替换成L型角钢,降低对结构性能不敏感区域的重量,减少材料的使用。优化后的模型性能对比见表1,优化后结构的最大位移和最大应力与原模型相比几乎一致,没有明显的增大;而在对结构不敏感的区域由方管替换为角钢后,质量降低了5.8%,结果表明通过拓扑优化有效的去除了冗余的材料[6]。
方案最大应力提升最大位移提升质量提升
拓扑优化3MPa0.05mm-5.8%
表1拓扑优化性能变化
4总结
糊箱打包机升降传输平台运输工作时间长、载重质量大,对结构强度和成本效率等方面均有较高的要求。本文以某型号糊箱打包机升降传输平台为研究对象,建立了结构的三维模型,并进行了轻量化设计。对今后糊箱打包机升降传输平台的设计与研究提供了参考,具有一定指导意义。
传统的轻量化手段主要是从材料的选择、工艺方法和人为的经验判断等方法进行研究,效率低下且方向不明确,而拓扑优化的方法更接近实际使用情况[7],有针对性,相比于传统方法,方向性更强、思路明确。本文基于有限元软件通过拓扑优化对升降传输平台进行轻量化设计,到
图2拓扑优化流程图
图4拓扑优化结果

本文发布于:2024-09-22 18:29:40,感谢您对本站的认可!

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