基于TRIZ理论的奶牛饲喂机器人创新设计

针对奶牛饲喂机器人在运行过程中车轮易卡草的问题,应用TRIZ理论得到了一系列创新设计方案.通过应用TRIZ理论中的系统组件分析反应饲喂机器人各组件之间的功能关系,并利用因果分析找出饲喂机器人车轮卡草的根本原因,为创新方案寻找入手点.利用TRIZ理论中的资源分析、技术矛盾分析、物理矛盾分析、物场分析、系统进化法则及各理论对应的工具求解创新方案,对创新方案进行综合评价并进行专利布局,针对短期功能改善和长期产品规划选择理想的创新方案.     

TRIZ创新方法在电线鼓包检测中的应用

针对电线电缆生产过程中的鼓包检测装置,利用TRIZ创新方法进行改善,从原因分析使用最终理想解IFR、鱼骨图、因果分析、功能分析与裁剪,再到问题解决使用技术矛盾、物理矛盾、物场模型、进化法则等工具,其中得到了2项技术矛盾,4个物理矛盾,建立了5项物场模型,通过以上的描述分析后,提出了26个细则方案,再将所有方案联系实际进行加权分析,提取了5项测量技术改进和5项测量技术创新作为优选方案,使得装置从原有的基础上得到了很好的提升.     

基于TRIZ的鼠标再制造拆卸装置设计研究

针对目前鼠标每年庞大的废旧产品回收数量,以及考虑到其结构的可再制造性设计,根据TRIZ中的矛盾矩阵和物-场分析原理对鼠标拆卸装置进行了创新设计。通过具体问题确定了鼠标拆卸装置的技术矛盾,把技术矛盾转化为相应的工程参数,查找矛盾矩阵得出创新原理,将创新原理运用到鼠标拆卸装置设计中形成具体的结构并进行了三维建模。针对鼠标拆卸装置需按相应的拆卸序列进行拆卸这一问题建立了物-场模型,利用物-场分析原理构造出有效完整模型,实现了鼠标拆卸装置对鼠标的自动化拆卸。实例中引入拆卸评价指标并通过实验对比了鼠标拆卸装置优化前后的拆卸时间,然后运用有限元软件对鼠标拆卸装置结构进行了强度校核,验证了理论运用的准确性与装置的可行性。     

TPA2250泵头体型腔优化与分析

针对目前油田高压柱塞泵圆柱形型腔因刚性不足造成阀箱失效的特点,提出了将圆柱形吸入腔优化为渐缩式锥孔型腔的技术,该技术减少了型腔材料的切削,增强了阀箱整体刚性.对锥孔型腔进行流场分析与强度分析,验证了优化方案的合理性.传统校核型腔一般只进行强度分析,率先将流场分析与强度分析引入型腔优化中,为型腔设计提供了参考.     

高速面铣刀设计模型的热力耦合评判方法

基于热力耦合场分析评判高速面铣刀的设计模型。依据需求层次理论,给出高速铣刀性能层次结构,提出高速铣刀性能评判方案;针对高速可转位铣刀串联系统的失效特征和高速铣刀动平衡精度要求,确立高速面铣刀的基本结构,采用均匀试验设计方法获得铣刀组件材料设计方案,构建高速铣削铝合金直径为63mm的面铣刀设计模型;进行高速面铣刀热力耦合场分析,研究铣刀组件材料和转速对其最高切削温度、最大等效应力和刀片位移的影响,评判和优选出可用于高速铣削铝合金的高速面铣刀设计方案;通过高速面铣刀切削铝合金试验,利用铣刀动平衡精度、安全性、切削效率和已加工表面粗糙度试验结果,测试铣刀的高速切削性能满足高速切削要求。     

V锥流量计的优化设计

主要目的在于探讨当前流行的“V”型内锥式非标准流量计的形状优化问题。采用计算流体力学软件FLUENT代替复杂繁琐的流量标定实验。对不同前后锥角节流装置进行了线}生J受、压损和压力梯度的对比分析,得出优化结果和各种规律性。采用三维建模,分析支撑杆对流量计性能的影响。使用有限元软件ANSYS,并结合FLUENT得出的流场条件,进行节流装置的结构刚度分析,得出最大应力区域和最大变形大小。以探讨其在大流场条件下的可靠性和准确性。     

物场分析的可拓方法研究

针对物场分析功能建模的局限性、抽象性和标准解使用的模糊性问题,提出一种基于物场分析与可拓学的概念创新设计模型。结合黑箱模型和组件分析法建立产品功能模型,获得不足之处。基于对应关系建立事元物场模型,结合标准解和可拓变换进行创新求解,采用可拓优度评价法实现方案优选。以自行车鞍座为实例,验证概念创新设计模型的正确性。     

安全阀阀杆切削加工仿真及参数优化

针对加工效率低和刀具磨损严重等问题,对阀杆的切削加工参数进行仿真及优化。研究了切削过程中切削速度和进给量对切削力、切削温度的影响。根据阀杆的材料特性,选择合适的材料本构方程,采用自适应网格划分技术,在有限元切削分析软件Advantedge FEM中设计了仿真优化方案,对阀杆进行有限元建模、切削仿真及参数优化。实验结果表明,在产品质量稳定的前提下,采用优化后的加工参数,提高了切削效率并延长了刀具寿命。     

垂直螺旋卸船机机理与关键技术研究

为更好地提升垂直螺旋卸船机使用性能，对垂直螺旋卸船机机理展开了研究。结合垂直螺旋卸船机生产实际，分析了单质点理论、流体力学理论以及颗粒群理论，同时围绕理想状态与实际状态讨论其运行机理。在此基础上，探讨了垂直螺旋机构运行的关键技术，选取喂料装置安装技术与回转电缆敷设技术进行分析，其中喂料装置安装技术通过多窗口被迫喂料及优化装置结构提升运行效率；而回转电缆敷设技则基于当前回转电缆机构及电缆布置走向进行技术优化，落实电缆支架安装、电缆长度计算等流程，进而针对各环节提出具体的工艺方案，确保垂直螺旋卸船机可以在卸船工业中发挥出应有的作用。     

并联式椭圆振动切削装置的设计与优化

现有的椭圆振动切削装置普遍具有运动耦合现象,这直接影响了椭圆振动切削装置的加工性能。文中设计了一种并联式椭圆振动切削装置,建立了该装置的运动学模型,揭示了装置形成椭圆运动的工作原理。对装置进行有限元分析,得出现有装置的静力学性能。随后对该装置结构进行优化设计,优化后的装置解耦效果大大提高,利用响应面法对改进后的装置尺寸进行优化。通过对优化后装置进行有限元分析,对比了优化前后基体的最大行程和1阶固有频率,结果显示在保证刚度和材料许用应力的前提下,优化后的装置行程和1阶固有频率均得到了提高。相比于现有的椭圆振动切削装置,该装置实现了运动的解耦,大大提升了加工性能。     

某发动机运输支架仿真分析及优化

针对某型发动机运输支架存在的强度安全问题,提出相应的改进优化方案。利用HyperMesh和ABAQUS有限元软件对运输支架系统结构进行仿真分析,并主要从静强度、滑移量、面压三方面对其进行评估,计算结果表明该优化方案均可满足设计要求。通过对运输支架结构的仿真研究分析,可为支架类部件设计提供一定的参考意义和技术指导,并且有效缩短了研发周期,节省研发成本。     

某机载天线射频线缆布线设计与长度优化

针对某机载天线射频线缆布线设计与长度优化问题,提出人工布线与多目标优化相结合的方法。以线缆总重量最小为目标,线缆分组等长为约束条件,构建线缆长度多目标优化数学模型,采用MATLAB的遗传算法函数完成问题求解,有效简化设计过程,提高布线效率。     

一种散热性能良好的系留无人机线缆收放装置

系留无人机工作时系留线缆产生大量热量,使系留线缆温度迅速升高。文中提出了一种散热性能良好的系留无人机线缆收放装置实施方案,通过绕线筒的双层结构设计使得绕线筒内部有较大的散热空间,在强迫风冷散热方式下,绕线筒内部和外部形成了畅通的冷风流动通道,有效地带走了电流流经系留线缆时产生的热量。在系留线缆的盘绕方式上,把系留线缆分隔成若干部分,解决了集中发热的问题。热仿真分析和试验测试的结果表明,在预定的物理条件下,线缆收放装置的散热效果达到了预定的技术要求,具有较好的实用价值。     

某大型雷达电缆转绕装置改进设计

为解决某大型雷达方位转台在前期调试过程中发生的故障，开展电缆转绕装置的改进方案设计。针对现场出现的拖链变形、电缆破损等问题，详细分析了问题产生的原因，并阐述了主要的改进措施。对改进后的电缆转绕装置进行了相关性能试验。试验结果表明，电缆转绕装置的运行状态良好，其方位转动角度和电缆载流能力满足技术要求。进行了现场性能测试，测试结果进一步证明电缆转绕装置的改进方案合理可行。     

基于改进响应面法的电缆碳纤维增强复合材料集成构件电缆埋置位置优化

针对电缆碳纤维增强复合材料（CFRP）集成构件中电缆埋置位置参数难以确定的问题,建立了集成构件的有限元分析模型和电磁兼容分析模型,提出了一种采用改进响应面法来求解电缆埋置位置参数优化问题的方法。利用该方法,综合考虑电缆的力学性能、电磁兼容性能和制造约束条件,预测得到了一组高质量的电缆埋置位置参数。验证结果表明,使用这组参数得到的集成构件能满足所有的约束条件,所有响应的预测值与实际值的平均误差仅为3%,且埋置电缆对CFRP基体力学性能的影响很小。     

优化VMD与CNN在齿轮箱故障诊断应用研究

针对齿轮箱的故障诊断的优化问题,提出了一种基于参数优化的变分模态分解（VMD）与卷积神经网络（CNN）相融合的故障诊断方法。该算法首先通过鲸鱼优化算法对VMD算法进行优化,之后通过正交实验法与粒子群优化算法进行了CNN模型中的重要参数进行优化,最后将分解后得到的固有模态分量输入CNN模型中进行训练学习。诊断完成后得到训练与检测结果,其中经过算法优化后CNN模型的训练与检测准确率可达98.7%与95.7%,优于未优化的准确率94.3%与91.8%。通过对结果的分析验证出该算法的可行性以及在诊断成功率方面的优越性,实现了故障特征信息的自适应性提取,并将故障类型进行分类,最终实现齿轮箱故障诊断的智能化。     

基于AHP的产品概念设计研究

产品概念设计的基本目的是获得综合性能最好的设计方案。通过对产品功能的分解和结构要素的映射分析,求出的方案集的解,通过分析不同方案对功能要素的相对重要度大小并进行量化处理,再基于AHP进行归纳计算,找到综合权重最大的方案作为最佳设计方案。通过对电缆除冰装置概念设计的实例分析和计算,验证了该方法在产品概念设计方面应用的可行性和实用性。     

基于SVR-GA算法的广义加工空间机床切削稳定性预测与优化研究

针对机床零件加工位置和进给方向不确定造成刀尖频响函数变化,导致切削稳定性叶瓣图与无颤振工艺参数预测具有不确定性问题,提出一种耦合支持向量回归机(SVR)与遗传算法(GA)的切削稳定性预测与优化方法。该方法采用锤击法模态实验和空间坐标变换,获取样本空间不同加工位置与进给方向的刀尖频响函数;进而结合传统切削稳定性预测方法构建以各向运动部件位移、进给角度、主轴转速、切削宽度、每齿进给量为输入的极限切削深度SVR预测模型;采用该SVR模型作为切削稳定性约束建立材料切除率优化模型,通过遗传算法求解各运动轴位移、进给角度与切削参数的最优配置。以某型加工中心展开实例研究,实验结果表明获取的优化配置能实现稳定切削,验证了该方法的有效性。     

基于物场分析与标准解的顶驱装置故障诊断

介绍发明问题解决方法（TR IZ）的物场分析方法及标准解解决问题的思路,并将基于物场分析方法与标准解应用到顶驱钻杆上卸扣装置故障分析中,构建出故障部件或机构的物场模型,对其出现的问题应用标准解从理论上定性分析,找出切实可行的解决方案。     

基于虚拟样机技术的电动切卡机创新设计及仿真优化

为了实现电动切卡机产品的优化设计,首先运用机电产品创新设计的方法,对该产品进行了功能原理求解,获得了功能方案,然后利用Pro/E和ADAMS软件对该方案进行了三维建模,最后应用虚拟样机技术进行了运动学和动力学仿真分析,并对该设计方案进行了参数优化,获得了最优结果,实现了设计目标。研究结果表明:运用创新设计方法和虚拟样机技术相结合的方案进行产品的优化设计是非常有效的。