轻载电主轴动静压轴承的性能规律与双目标优化

针对轻载、高速、小偏心下电主轴动静压轴承刚度难以提升且温升过高的问题进行研究,采用有限差分数值法求解广义雷诺方程。以某精密磨床电主轴样机轴承为例,分析了额定载荷下轴承的性能受主要参数的影响规律。以增大刚度和控制温升为双目标,优化轴承间隙和节流孔直径,结果表明:在温升满足要求的条件下,优化后的轴承在额定载荷下的主刚度提升了8.8%;适当改变供油压力后的轴承,其额定载荷下主刚度提升了15.3%。证明单一参数的改变难以同时降低温升并提高主刚度,多参数协同优化能够使轴承额定载荷下的主刚度有较明显的提升效果。     

织构型水润滑推力轴承软弹流润滑分析及多目标协同优化

目的 提高以水作为润滑介质的织构型非金属推力轴承的润滑性能,为水润滑推力轴承的优化设计提供参考.方法 基于计算流体力学方法建立织构型水润滑推力轴承的流体动压润滑模型,采用双向流固耦合方法计算润滑流场与材料变形之间的相互作用.随后,以承载力最高和摩擦力最低为目标,采用响应曲面与非支配排序遗传算法相结合的多目标协同优化方法,对4种非金属材料的织构型推力轴承进行优化.结果 随着轴承材料弹性模量的降低,轴承内最高压力值逐渐降低,最大变形逐渐增加,且最优织构覆盖率值逐渐减小.当织构覆盖率为20％时,轴承材料对最优织构深度值无明显影响;当织构覆盖率增至40％及以上时,随着轴承材料弹性模量的降低,最优织构深度值逐渐增加.在同一轴承材料下,最优织构参数之间相互影响,随着织构覆盖率的增加,最优织构深度值逐渐增大.对于碳化硅陶瓷和尼龙等弹性模量较大的轴承材料,优化后,轴承内流体最高压力明显提升;对于超高分子量聚乙烯和赛龙等弹性模量较小的轴承材料,优化后,高压区面积明显增大.结论 轴承材料对轴承润滑性能及最优织构参数均有明显影响,且最优织构参数间相互影响.经过对织构型水润滑推力轴承的多目标协同优化,轴承润滑性能明显改善.     

新型动静压转台螺旋油楔几何参数优化

为提高一种新型动静压回转工作台承载能力,对其动环上端面螺旋油楔几何参数进行优化设计。首先建立摩擦副物理模型并数值求解控制方程,理论计算液膜压力分布及动压承载力等部分润滑性能。以动压承载力作为目标函数,建立以螺旋角、楔深和楔数为设计变量的优化模型。使用布谷鸟搜索算法求解优化模型,分析不同工况下最优解分布规律,得到设计变量的最优组合。通过理论计算和CFD仿真比较优化前后的转台动力学性能,印证了文中优化方案的应用价值。     

基于带精英策略的NSGA-Ⅱ遗传算法的车间作业调度研究

研究了带精英策略的非劣前沿分级遗传算法，优化了算法终止条件。针对多目标车间作业调度优化无法找到唯一最优解的问题，提出了基于带精英策略的非劣前沿分级遗传算法的多目标车间作业调度的优化策略和实现方案。仿真结果表明，基于带精英策略的非劣前沿分级遗传算法是求解多目标车间作业调度问题的有效算法。     

基于改进PSO算法的导叶式旋风分离器结构参数多目标优化

为了进一步提高旋风分离器性能，对导叶式旋风分离器结构进行多目标优化。首先构建旋风分离器参数化脚本模型，通过数值模拟与台架试验对模型准确性进行验证，再基于全局高灵敏参数，利用搜索能力强和收敛速度快的改进PSO算法，以分离效率和压降为性能目标对分离器结构进行优化。对比分析优化前后的参数变化率、静压力与湍动能，结合工程需求选取最优方案，并对最优方案进行试验验证。结果表明：优化后的参数配置可有效减弱内部湍流运动强度和能量损耗，最优方案的分离效率由原来85.10%提升到92.09%,压降降低30.45%。     

差厚激光拼焊板前纵梁全工序成形回弹控制及优化北大核心CSCD

针对激光拼焊板冲压成形过程中变形复杂、易出现回弹和拉裂等缺陷的问题,以某型汽车激光拼焊板前纵梁为研究对象,提出了基于克里金预测模型和NSGA-II多目标遗传算法相结合的优化策略,并对该前纵梁进行了优化验证。结果表明,克里金模型能够精确地预测优化变量与优化指标之间的非线性关系,并且对其趋势预测准确。此外,采用NSGA-II多目标遗传算法得到了帕累托最优前沿解集,从该解集中选出了满足不发生破裂的前提下回弹量最小的解,并通过数值仿真和实验验证了最优解的回弹量相较于优化前降低了50%,且表面光滑、无破裂发生。优化效果表明,所提出的优化策略能够显著降低回弹量,并且能够保证冲压零件无破裂、起皱等缺陷。     

软磁复合材料推力磁轴承的优化设计研究

推力磁轴承是磁悬浮系统的重要组成部分,主要用于控制转子的轴向位移。设计获得质量轻巧、损耗较低、性能良好的推力磁轴承是工程中追求的目标。在考虑轴承承载力、温升及磁密限制等约束情况下建立了寻求轴承最优质量的目标函数,利用相应的求解方法获得了轴承的最优结构参数。同时对优化模型进行了有限元分析,得到不同频率下气隙磁密、涡流损耗等参数,揭示了不同工作条件下涡流的影响程度。     

基于遗传算法的高速永磁电机联合仿真优化

为提升高速永磁同步电机(HSPMSM)优化效率与电磁性能，提出一种基于遗传算法和TOPSIS法的HSPMSM联合仿真优化方法。首先，借助ANSYS Maxwell有限元仿真软件对HSPMSM进行参数化建模，进一步建立4极30槽HSPMSM的Maxwell&Workbench&Optislong联合仿真模型；其次，运用遗传算法对电机进行全局多目标优化得到Pareto解集，使用优劣解距离法(TOPSIS)从解集中客观选取最优高速永磁同步电机设计方案；最后，对比优化设计前后高速电机的各项性能，仿真结果表明采用遗传算法和TOPSIS法不但提升了高速电机多目标优化效率，且有效削弱电机转矩脉动和齿槽转矩，电机转矩脉动从6.21%降低至2.96%,电机齿槽转矩从0.341 N·m降低至0.052 N·m,降低了85%。     

磁流变阻尼器的多目标优化设计与实验研究

针对现有磁流变阻尼器功耗大、输出阻尼力低的问题，以磁流变阻尼器的低功耗化及轻量化为优化目标，建立磁流变阻尼器结构参数与优化目标之间的关系模型；采用多目标遗传算法对其结构参数进行优化，得出最优解；对优化后的磁流变阻尼器进行试验研究，验证所选参数的合理性。研究结果表明：优化后磁流变阻尼器的平均功耗降低了46%、最大阻尼力增加了30%；磁流变阻尼器的功耗与阻尼力之间存在相互平衡关系，为磁流变阻尼器的参数设计提供了理论和实验依据。     

基于遗传算法优化的LQR主动磁悬浮轴承控制

主动磁悬浮轴承(AMB)是利用电磁线圈将电能转化成电磁能为转轴提供支撑的机械装置。在当代工业制造领域,相较于传统轴承,主动磁悬浮轴承因为拥有无机械摩擦损耗、使用转速极高、功耗小、噪声低等优点,经常用于对转速、精度、使用环境有特殊要求的场合。针对此提出一种基于遗传算法优化的LQR控制方式,能够利用最优控制的快速响应、超调量小的优点实现轴承的迅速悬浮定位,同时使用遗传算法针对最优控制的Q和R参数进行优化。遗传算法通过模拟生物进化的过程搜索最优解的计算模型,根据系统输出量的误差设定遗传算法的适应度,得到目标函数的近似最优解,最后将优化后的参数代入模型,在MATLAB平台实现仿真运行。     

深冷处理对镐型截齿硬度、耐磨性和冲击性能的影响及其优化

在镐型截齿传统钎焊—热处理工艺中引入深冷处理技术,形成钎焊—热处理—深冷处理新工艺,并以深冷温度和深冷时间为深冷处理主要工艺参数,使用全因子方法设计深冷处理试验方案,测试镐型截齿齿头部位和齿体部位硬度,测试镐型截齿齿体冲击性能,对镐型截齿整体进行截割岩料试验测试耐磨性,以研究深冷处理对镐型截齿硬度、耐磨性和冲击性能的影响规律,并寻求最优深冷处理工艺。结果表明,深冷处理对镐型截齿硬度影响不显著,对冲击性能有轻微不利影响,但显著提高了镐型截齿的耐磨性。镐型截齿综合性能最优时的深冷处理工艺为深冷温度-196 ℃、深冷时间12 h,此时冲击吸收能量仅降低1.2 J,而耐磨性提高41.6%。     

耐冲击型金刚石圆锯片锯切受力的数值模拟(二)——以新型半圆形水槽锯片为例

建立耐冲击型金刚石锯片锯切受力的有限元分析模型，围绕新型半圆形水槽和传统U型水槽的2种齿形结构，以数值模拟对比研究金刚石圆锯片的锯切受力。仿真结果表明:在承受相同载荷的情况下，新型半圆形水槽锯片较传统U型水槽锯片在锯切受力时的变形、应力方面都得到了明显改善，其变形量减少11.56%，第一、第三主应力分别降低24.04%和34.19%，因而其承受大载荷和耐冲击性能良好。      

基于改进混合粒子群算法的机器人轨迹规划

针对机器人工作效率以及运行平稳性问题,提出一种基于改进混合粒子群算法的轨迹规划方法。建立新的模拟退火机制,并结合粒子群算法进行多目标优化;使用非线性惯性权重递减策略以及动态学习因子平衡局部和全局搜索能力。以某六自由度机器人(SFR-TA)为研究对象,使用5-7-5插值多项式构造轨迹曲线;利用权重系数法,将基于时间-脉动冲击的目标函数归一化处理以求得最优值。结果表明：相比于传统粒子群算法,该算法的运行时间更短,同时可有效减少机械臂脉动冲击,具有更好的稳定性。     

高压共轨喷油器柱塞偶件密封特性研究与优化

以高压共轨喷油器的控制柱塞为研究对象,运用计算流体力学和热流固耦合的方法进行油膜泄漏仿真及结构形变仿真研究。运用单向流固耦合的方法对控制柱塞的结构进行了优化设计以及方案优选。优化方案包括在柱塞侧面加工环形槽、在柱塞中心加工盲孔等。经过方案对比,优选出效果最显著的组合优化方案,采用该方案能将控制柱塞的最大形变量减少12.21%,将平均油膜厚度减少36.17%。在CR3000A高压共轨燃油供给试验台上对BOSCH公司的CRI2.0型号共轨喷油器的控制柱塞在静态和动态下进行了燃油泄漏测量,发现组合优化方案与仿真值接近,显著提高了喷油器的密封特性,证明组合优化方案在高压工况下密封性能是良好的。     

LF6合金锻坯旋压成形小锥度铝筒实验研究

介绍了半锥角<1°的LF6合金锥筒旋压成形过程。实验表明,LF6合金小锥度铝筒零件,用筒形锻坯在直筒芯模上变薄旋压,再用小锥度芯模普旋收锥成形是可行的。文章分别对确定初始锻坯尺寸、室温下强旋变薄铝筒、加热普旋成锥形零件以及实验中出现的问题进行了说明。实验为LF6合金小角度无缝锥筒塑性加工成形提供了参考。     

研磨温度对亲水性固结磨料垫加工性能的影响

研磨温度的升高会引起树脂基体模量的变化，从而影响亲水性固结磨料垫的加工性能。通过有限元分析软件仿真了亲水性固结磨料垫在不同研磨液温度下研磨石英玻璃的瞬态温度场，研究了不同温度条件下固结磨料垫基体的溶胀率与砂浆磨损量，探索了固结磨料垫在不同研磨液温度下的加工性能。结果表明:随着研磨液温度的升高，基体温度分布区间也随之改变，固结磨料垫基体的溶胀率与砂浆磨损量均增加，分别达到了1.43%与2.5 mg；温度升高使基体动态模量减小，材料去除率(material removal rate，MRR)和表面粗糙度R_a得到了改善，分别为8.2 μm/min和69.9 nm。因此适当提升研磨温度，能在一定程度上提高固结磨料垫的加工性能。      

基于特征融合与HPO-RVM的滚动轴承剩余寿命预测

为准确预测轴承的剩余使用寿命,提出基于特征融合与猎食者-猎物优化(HPO)算法优化相关向量机的轴承剩余寿命预测方法。提取时域、频域和时频域特征准确描述轴承的退化状态,利用综合评价指标对提取的特征进行筛选得到敏感特征集;采用核熵成分分析对敏感特征进行自适应融合,得到轴承的退化特征;构建混合核函数作为相关向量机的核函数以提高模型预测性能;最后,利用HPO算法得到混合核函数的参数,将寻优得到的参数用于寿命预测模型的训练。通过对轴承加速退化数据集进行实验,结果表明：所构建的寿命预测模型优于BP、ELM、SVM等模型,构造的混合核函数模型优于高斯核函数模型,采用的优化算法优于粒子群、遗传算法等。     

镐型截齿深冷工艺的多目标优化模型

为优化镐型截齿硬度、耐磨性、冲击性能3项性能指标,对镐型截齿材料实施深冷处理,并取得了良好效果。为得出镐型截齿整机产品最优深冷工艺组,从多目标规划角度,基于QFD模型构建了镐型截齿深冷工艺多目标优化模型,并寻优得出镐型截齿整机产品的最优深冷工艺组为:深冷温度77 K,深冷时间24 h,交变2次。且通过试验验证了此模型的有效性。