辅助论坛自锁机构公差优化设计实例案例分享

某型机登机门机构优化分析王卯升朱岩西安飞机工业集团有限责任公司陕西西安 710089摘要：本文应用MotionView/MotionSolve软件建立并求解了登机门刚柔耦合多体动力学模型，评估了登机门机构的设计性能。

暴露了登机门机构中存在手柄力过大的问题，应用HyperStudy对机构交点进行优化，得到了满足登机门手柄力设计要求的结果。

关键词：机构优化 MotionView/MotionSolve HyperStudy 多体动力学1 概述某型机门梯合一登机门首次在国内民机成功研制使用，在生产使用过程中，发现从外手柄打开登机门时费力，峰值达到220N左右，而国外同类舱门的开启力值不超过150N。

因此，必须找出手柄力值过大问题的原因以及改进措施。

本文首先建立了登机门的刚柔耦合多体动力学模型，通过与试验的对标，修正摩擦力等参数，得到了精确的手柄力值（包括内手柄开启、关闭力值，外手柄开启、关闭力值）。

找出了影响手柄力的一些因素，包括门体质量因素、机构交点因素、主弹簧因素、安装因素、摩擦力因素等等，通过分析，发现机构交点因素可实现改动量最少，效果最明显。

应用HyperStudy对主弹簧交点和外手柄杆件交点分别进行优化，最终降低了手柄力，满足了设计要求。

2 刚柔耦合多体动力学模型的建立2.1模态综合法生成柔性体采用模态综合法（CMS）缩减模型自由度，为了保证计算的精确程度，需确定要提取零部件模态的阶数，以提升拉杆为例，将结果与有限元的计算结果对比，见图1和图2，两者之间的最大应力和变形差别均保持在5%以内，确定提取前15阶模态进行柔性体建模。

图1有限元与柔性体变形结果对比图2 有限元与柔性体应力结果对比2.2 柔性体部件的选取选取原则：运动过程中的主承力部件、柔性变形较大的部件。

整个模型中选取的柔性体部件包括提升机构、门闩锁机构、门体结构，见图3所示。

将舱门门体离散为二维板壳单元，机构零件离散为六面体单元，螺栓简化为刚体单元，机构连接处简化为刚体单元。

( D , h ) y ——为起作用约束
D * 6 .43 cm
h* 76 cm
m*=8.47kg
五. 讨论
若将许用应力
（虚线—强度曲线） * * T T 解析法得到: x1 [ D , h ] [3 .84 cm ,76 cm ]
y由420提高到703Mpa，可行域变化
——等值线与强度曲 线的交点，但不是最 优解 （不满足稳定约 束条件） 实际最优点 x1* [ D * , h * ]T
[ 4.75cm,513cm ] （两约束交点处） * m1 5.45 kg
（过x1点的等值线）
T
最优点的三种情况
1. 最优点的等值线在可行域内中心点 ——约束不起作用（无约束问题） 2．最优点在可行域边界与等值线切点处 ——一个起作用约束 3．多个约束交点处 ——多个起作用约束
x2 1
x3 1
x2 x3 6
x2 x3 4
最终得到最优方案: x 4.1286
* 2 * x3 2.3325
f * 0.0156
二. 薄板包装箱的优化设计
设计一个体积为5m3的薄板包装箱，如图所示，其中 一边的长度不小于 4m,要求使薄板材料消耗最少，试确 定包装箱的尺寸参数，即确定包装箱的长、宽和高。
曲柄摇杆机构的优化数学模型
x x2
minT
x3 R 2
f ( x) f ( x2 , x3 ) ( i ji ) 2
i 0
s
i 0,1, 2......s
s.t.
x x 2x2 x3 cos135 36 0
2 2 2 3
2 2 x2 x3 2x2 x3 cos 45 16 0

Science and Technology & Innovation｜科技与创新2024年第08期DOI：10.15913/ki.kjycx.2024.08.049机械加工中辅助定位装置结构优化设计李飞鹏，邹左明，王翠竹（四川信息职业技术学院，四川广元628000）摘要：制造业是国家经济发展的核心支撑力量，相对于中小型企业来说，在机械加工与工件检测过程中，首要要对工件进行准确定位与可靠夹紧，这直接关乎企业的制造成本和经济效益。

因此，设计了一种新型机械加工用辅助定位夹紧装置，该装置结构简单、定位可靠，可解决现有辅助定位装置不便于翻面、不便于对多个表面加工及不便于进行高度调节的弊端，进而提高了机械加工效率及其质量，减小了工件变形等因素影响，为现有企业发展提供了一定参考价值。

关键词：机械加工；定位夹紧；检测；辅助装置中图分类号：TH112 文献标志码：A 文章编号：2095-6835（2024）08-0165-03随着中国社会经济的快速发展和“十四五”规划的发布，中国企业对智能制造的需求日益增加，多功能制造产业也在迅速向前发展，人们对于机械类产品性能的要求逐步提升，产品的功能也呈现多样化趋势，企业提供满足特定需求的产品和服务正在成为企业竞相选用的一种有效竞争手段。

目前，传统机械加工的效率一般在40%～60%，大部分时间浪费于定位及预设上[1]，并且工艺装备准备周期约占整体生产准备周期的50%，而在工艺装备准备周期中约70%耗费在夹具设计环节。

因此，为了保证机械加工的精度和可靠性，定位夹紧机构是机械装备中不可缺少的部分，它贯穿于企业实际加工生产的整个过程。

1 研究定位夹紧装置的必要性通过查询相关资料发现[2-5]，在机械设备的生产制作过程中，通常都会使用到一些加工工装，如定位夹紧工装。

定位夹紧工装又被称为辅助定位装置，主要用来对工件进行固定定位及夹紧，是机械加工中最常用的机械设备之一，然而它在实际生产使用中仍存在一些弊端，如现有的机械加工辅助定位装置在使用时，不便于对工件进行来回翻面、不便于对工件的多个表面进行加工及不便于对机械装置和工件的高度进行合理调节，甚至因其设计的装置操作步骤复杂，造成操作者劳动强度大、上手率低，进而增大检测误差，最后导致废品率较高，这大大影响了中小型企业日常的生产进度和正常供货需求。

读书笔记之“建筑结构设计优化及实例”（完整版）中南大学铁道学院cscsu20102012-6-29 qq：1799200026前言：出去实习2个月，感触很深，明白很多东西，不只是专业方面。

3天前我请教邓工，是在长沙继续找个单位实习还是继续提升理论+考证呢，他建议我选择后者。

于是买了这本书，花了3天时间把整本书读完，用手一个字一个字的把一些重点打在word文档中，并附带一些自己的理解。

结构设计，就是要模拟真实的受力，实事求是，会用极端的方法去定性分析；知道结构或构件的传力过程，且尽可能的短。

而所谓的优化设计，就是更好的控制结构或构件变形，更好的传递力，更好的物尽其用，更好更合理的“瘦身”成功。

在接下来的10天左右的时间里，我还会继续读一些书，包括写一篇：sap2000与pkpm 异同的文章，然后专心考证，写论文，找工作。

希望与大家一起共勉。

也向本书的作者：徐传亮、光军老师表示感谢。

1.p8:基础原设计为桩筏基础，结构设计优化改为桩基础，设置两桩承台、三桩承台、四桩承台及梁式承台。

解读：基础传力，传递路径最短越省材料，但前提是能保证总沉降值与不均匀沉降值；桩筏基础比桩基础多了一块整体筏板，使得本可以局部受力变成整体受力，传递力的途径增加，也即浪费材料，但对控制不均匀沉降有帮助。

一般来说，若总沉降与不均匀沉降满足要求，也满足地基承载力，天然基础的经济性要优于桩基础，因其施工方便，周期短，费用相对便宜。

2.p8：结构设计优化的主要内容为：取消了2道纵向剪力墙，框架柱断面进行了适当调整，并沿高度适当收进截面，部分框架梁高度减小了50mm，梁配筋时取消了增大系数1.1.解读：取消了2道纵向剪力墙，估计是纵向刚度富余，从层间位移角可以看出，且是取消内部的剪力墙，因其对抗扭刚度小，对水平力作用时的抗倾覆变形贡献小（内部墙力臂小），取消的2到道墙应该是对称位置的，如果只取消一道墙或者不对称取消，则抗扭不利，扭转变形大，会出现位移比通不过，超筋等现象。