随动装置数字化设计关键技术及其应用研究

方子帆　杨守期　曹　钢　覃　涛　马增武　杜义贤,2　何孔德

(1. 三峡大学 机械与动力学院， 湖北 宜昌　443002； 2. 三峡大学 新能源微电网湖北省协同创新中心， 湖北 宜昌　443002； 3. 三峡大学 水电机械设备设计与维护湖北省重点实验室， 湖北 宜昌　443002)



随动装置数字化设计关键技术及其应用研究

方子帆1,2,3杨守期1曹钢1覃涛1马增武1杜义贤1,2何孔德1

(1. 三峡大学 机械与动力学院， 湖北 宜昌443002； 2. 三峡大学 新能源微电网湖北省协同创新中心， 湖北 宜昌443002； 3. 三峡大学 水电机械设备设计与维护湖北省重点实验室， 湖北 宜昌443002)

摘要：为解决随动装置传统设计模式的成本高、周期长、质量差的问题，采用数字化设计方法，对随动装置进行方案设计、虚拟样机与功能分析、控制策略、性能评价及优化等关键技术及其应用研究．根据需求分析，进行随动装置方案设计，应用优化算法对系统布局方案进行了优化计算，优化后电动缸最大作用力减小28%，最小传动角增加30%．建立随动装置虚拟样机模型，以位置控制为目标设计了控制系统．通过虚拟样机仿真与物理样机伺服控制试验，验证了虚拟样机模型的正确性、控制策略的有效性以及功能的可实现性．对随动装置力学性能、零部件结构强度、整机抗冲击性能进行了分析与评价，以U型架为例进行了结构拓扑优化，优化后U型架重量减轻9.2%．研究结果表明：由系统方案优化技术、虚拟样机技术、现代控制技术、结构拓扑优化技术构成的复杂机电系统数字化设计技术，能够实现新产品设计过程的数字化，缩短产品开发周期，提高产品性能．