首先借助ANSYS Workbench对四分头机构进行有限元分析,找出薄弱环节。然后采用加强筋的处理方法分析其对整体结构的影响,并利用拓扑优化确定四分头机构的整体结构形状。针对四分头机构的动态性能对其进行了谐响应分析,找到了其动态薄弱环节为其第一阶固有频率,分析出四分头机构各尺寸参数对其固有频率、自身最大应力、变形以及质量的影响,求解出在满足强度、刚度要求且不发生共振的情况下四分头机构轻量化最优解。优化结果表明四分头旋转架的第一阶固有频率提高了24.9%,最大位移变形值减小了47.8%,最大等效应力减小了77.9%,质量减小了23%。提高了机构的强度,安全性能,减少了质量,降低了机构的材耗、能耗,节约了成本。

提出了一种实用性和可操作性较强的机构设计方法首先,根据问题描述用作图法初定六连杆翻转上线机构,将设计要求转化成约束条件和优化目标,构建其优化设计参数化虚拟样机,依据六连杆翻转机构是基础的四杆机构串联双杆组机构组成,将变量矩阵分解为两组耦合度较小的矩阵,再分别以两组矩阵为设计变量采用Adams/View和Adams/Insight联合优化设计,将生成的计算空间导出到Excel优选出6组设计方案,利用灰色关联决策选出最优方案,从优化前后性能参数对比表可知,该优化方法效果是明显的。

针对废铅酸蓄电池再利用的预处理过程,提出具有实际意义的振动式分选机的优化设计方法。首先,计算相关参数获得初始模型,借助ANSYS Workbench进行有限元分析,使其初步符合设计要求。其次,以减小质量、提高强度和提高第三阶固有频率为优化目标,选取关键尺寸参数为设计变量,通过中心复合试验设计方法选取合适的有限元分析样本点,利用最小二乘法拟合含交叉项的二次多项式,获得目标与变量的近似响应面数学模式,再运用遗传算法进行优化获得全局最优解。最后,对比有限元计算值与响应面计算值验证响应面法可行性。结果表明减少质量5.9%,降低最大等效应力46.9%,提高第三阶固有频率30.1%,降低了优化计算量。

国内废旧铅酸电池回收效率较低,仍停留在人工分拣与回收处理阶段。为此,提出一种基于机器视觉的智能拆解方法。通过工业相机采集铅酸电池图像后,通过去噪、二值化、连通域提取、边缘检测与作边缘最小外接矩形完成尺寸检测,通过HSV色彩分割、Blob连通域检测完成槽数检测,依据所得的相关检测信息控制切割机对废旧铅酸电池进行切割与回收,实现了高速、高精度检测,提高了电池的回收率及回收效率,减少了对环境造成的污染。

大型轴类零件表面污染层会严重影响设备的正常运转,甚至造成巨大经济损失,因此通过视觉技术与激光清洗来实现废旧大型轴类零件表面损伤检测与再制造具有重要意义。针对大型轴类零件质量大、轴径变化大、表面具有多孔和键槽等特征,提出并设计基于PLC的自动化激光清洗控制方案,完成了激光清洗装备的结构设计、系统的装配与PLC软件的编程设计,确定控制系统硬件的组成及选型,采用人机互动界面来控制命令和显示数据,并实时反映激光清洗系统的工作情况。结果表明:该系统具有可控可操作性,极大地提高了清洗效率,能够自适应不同轴段部位的清洗作业。

在襄阳某厂的石煤提钒制球工艺过程中,污染情况比较严重,对现场操作工人的身体健康造成极大危害,现根据生产设备和工艺要求,结合在工业自动化监控系统中广泛使用的PLC技术,通过PLC“采集数据,分析数据,处理数据”的运行流程来控制设备的运行及参数;利用PLC编程软件SIEMATICSTEP7模块化编程,并使用梯形图或语句表编写程序,选用SiemensMM440型变频器,对电机进行调速,利用VisualC++编写监控界面,对设备运行状态实时监控,同时运用计算机控制、网络通信、总线传输等技术,实现石煤提钒制球过程的自动化、智能化,进而达到提高生产效益并降低生产成本的目的,而且也可将此系统框架应用于类似的监控场合。

为提高圆盘造球机的工作性能,提出一种对盘体进行轻量化优化思路。利用ANSYS Workbench对造球机的盘体进行静刚度和强度校核,通过灵敏度分析得到影响其质量和最大等效应力的关键参数,借助二次响应面法对盘体进行轻量化优化设计,并建立考虑质量和最大等效应力的可靠性计算模型,运用六西格玛设计准则得到其质量和最大等效应力的概率分布,得出优化前后盘体的可靠度。对优化前后的盘体结构进行比较,其结果表明：在最大等效应力降低10.88%,薄弱方向部位静刚度提升10.56%的同时,其质量下降16.35%,这既达到了轻量化的目的,又提升了其静刚度和强度,并且其可靠度提高了7%,使造球机的性能得到了改善,为其优化设计提供了理论依据和参考。

借助谐响应分析辨识出柔性石墨纸轧机动刚度的薄弱环节,并利用灵敏度分析方法建立该环节的优化数学模型,进而实现对整机动刚度的提升。通过对各部件刚度提升前后的柔性石墨纸轧机进行模态分析,并对比各部件对整机固有频率的影响,辨识出薄弱部位为底座,故以底座为优化对象;将牌坊Y向共振频率对底座尺寸的灵敏度曲线拟合得出优化目标函数,以Y向共振频率为优化目标,质量为约束条件建立优化方程并求解;对比优化前后整机的动刚度,得出：在质量不增加的情况下,整机薄弱频率提升了24.1%,Y向振幅降低了15.9%。为提高优化效率提供了理论依据和参考。

为提高圆盘造球机的动态性能,提出一种优化思路并对其盘体进行多目标优化设计。利用ANSYS Workbench对造球机的悬臂转子系统进行模态分析与谐响应分析,表明盘体为影响转子系统动态性能的关键结构。以盘体结构为优化目标,利用灵敏度分析确定设计变量,通过Response Surface Optimization得到5组候选设计点,借助基于熵权的模糊物元法得到最优设计方案。对优化前后的转子系统进行比较,其结果表明：悬臂转子系统的动态性能得到有效改善,盘体质量减轻了15.55%,转子系统前六阶固有频率均得到提高,且转子系统在x方向上的最大共振峰值下降了61.7%,y方向下降了49.4%,z方向下降了54.0%,为提高系统动态特性提供了理论依据和参考。

考虑液固耦合的输液管道振动的研究能更准确地反映振动过程的机理和能量的分布，与实际情况更接近，对于管道振动的减振降噪具有重要意义。以输液管道为研究对象，考虑重力所做的功、液体压力的变化以及液体黏性等因素，运用Hamilton变分原理，建立了在考虑液固耦合条件下，输液管道的横向运动方程和轴向运动方程，为后续的分析计算提供了参考。