机械设计与制造

2019年S1期

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混合结构机械臂关节壳轻量化设计

尹海斌;杨峰;李军锋;曹建国

为了进一步减轻碳纤维复合材料(CFRP)和铝合金(AA)构成的混合结构机械臂的重量,以其混合结构中T700/BA9916碳纤维—6061铝合金关节壳为研究对象。借助ABAQUS使用一种联合拓扑优化和正交设计的方法对关节壳进行轻量化设计:首先进行拓扑优化获得关节壳材料的理想分布,再基于优化结果考虑加工工艺进行正交设计改进拓扑优化结果。运用这种方法能同时达到材料分布符合实际和设计计算量减少两点优势。结果表明:混合关节壳采用环向开槽、开槽个数为六、开槽宽度50°试验方案时,比优化前质量减轻12.67%,且满足相应强度、刚度约束,对混合结构机械臂轻量化设计具有一定指导意义。 (共5页)
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