基于床身有限元模型进行模态分析,选取1阶模态下模态应变能集中的位置,引入灵敏度分析方法对床身的设计尺寸进行优化。优化结果表明:优化后1阶模态应变能分布均匀,降低了床身质量,同时可以减少结构优化的盲目性,提高优化效率。文中的优化设计过程与方法可推广到机床其他部件的结构动态性能优化中,从而为机床整体结构动态特性的改进、优化设计提供了重要的方法和理论依据。

提出了一种柔性机器人用永磁变刚度机构。由于电动机转矩有限,在不用增加绳索拉力的情况下,通过该机构实现了柔性机器人关节更强的变刚度能力。该永磁变刚度机构主要由磁弹簧单元和滑轮绳索单元构成。通过虚位移法建立了弹簧磁力和绳索拉力解析模型,通过实验对永磁体间磁力和绳索上的拉力进行测量,测量结果和模型计算结果基本吻合。其结果表明,永磁体间磁力、绳索拉力和刚度随永磁体间气隙减小呈非线性增加,随永磁体长度和平均半径的增加而增加,保持三角形结构高不变,绳索拉力和刚度随着三角形结构底长的增加而增加,减小滑轮半径,可以进一步增加绳索刚度变化范围。

以钻铤钻杆数控管螺纹车床为研究对象，通过Pro／E软件建立床身的三维实体模型，利用有限元分析软件ANSYS进行动力学分析，在计算床身的固有频率和能量分布的基础上，提出依据变异系数判断能量分布的均匀程度，并结合振型分析，寻找床身的薄弱环节。在此基础上，以提高床身固有频率为目标，分析床身开孔对其动态性能的影响，提出了3种优化方案，并验证了优化方案的可行性。通过结构优化，改善了床身的动态特性，节约了制造成本。该方法对其他类似关键零／部件的动态优化设计具有一定的借鉴意义。

对一种3自由度等刚度永磁弹簧的尺寸参数特性进行仿真与实验研究。该永磁弹簧由3组环形永磁体和柱形永磁体均匀对称布置构成。根据永磁弹簧的结构,利用ANSOFT软件对永磁弹簧尺寸参数进行有限元分析,对径向磁力进行仿真计算,并利用实验验证,仿真结果与实验测量结果基本吻合。由分析结果得出随着环形永磁体平均半径的增加,弹簧径向磁力减小。随着柱形永磁体的半径和轴向长度、环形永磁体的轴向长度的增加,弹簧径向磁力增加。随着环形永磁体和柱形永磁体间的竖直方向气隙长度的增加,弹簧径向磁力呈抛物线趋势变化。为3自由度等刚度永磁弹簧的设计提供了依据。

文章采用磁力驱动器实时控制激光束中轴与辅助气体喷嘴中轴相对位置,通过实验分析了驱动器轨迹跟踪特性。结果表明,在进行轨迹跟踪实验时,其中一个方向周期性的出现不平滑点。因此设计了无磁环的轨迹跟踪对照组实验,对照组实验结果表明,无磁环时,轨迹跟踪特性较好,但电流在峰值处会出现尖点。通过两组对比实验,分析了轨迹跟踪特性周期性出现不平滑点的原因是由于均布在同一圆上的3组永磁体安装不严格对称引起的。

利用ANSYS有限元软件对数控落地镗床滑枕的弯曲变形误差进行分析，并在此基础上介绍一种经济有效的弯曲变形补偿机构，对机床的加工精度和加工质量都有很大的提高。

钻具稳定器是石油钻井中不可缺少的常用井下工具,其失效率较高,需要高效、高质量地加工。在分析钻具稳定器加工运动关系的基础上,基于C＋＋Builder设计了包括加工参数输入、工件精度分析、运动干涉判定、实时图形尺寸显示、加工过程物理仿真和NC代码生成等各种功能在内的完整数控加工自动编程系统。该系统实现了对钻具稳定器加工过程的三维仿真,从数据准备、刀具选取到最终数控加工的全过程。对钻具稳定器专用数控机床自动编程系统的设计,实现了钻具稳定器加工精度和加工效率的进一步提高。