机械结构多机分布式优化的集成策略研究

为了解决复杂机械结构的优化集成问题,提出了跨广义优化平台与有限元分析平台的多计算机分布式优化的集成策略及系统总体框架,详细探讨了实现集成的一些关键技术,包括在有限元前处理中的边界载荷条件的自动施加、网格自动修改、数据通讯问题、远程控制技术等,提出了相应的解决方案,并已有效地用于求解液压挖掘机的广义优化模型。     

基于刚-柔混合建模的时变结构动力学分析

为适应液压挖掘机高速、轻量化的要求，以具有时变固频特性的液压挖掘机工作装置为研究对象，提出了以角加速度判断时变结构的关键工况，利用刚性多体动力学和有限元方法对液压挖掘机在整个作业循环中的动力学特性进行建模和分析.分析了液压挖掘机工作装置在受力最大处的动态应力分布，并与传统刚性体模型的分析结果进行了比较.结果表明，刚 柔混合建模方法与刚性体建模方法相比，获得的位移和应力较小，反映出以往的设计偏于保守，为轻量化设计提供了依据.     

双锥面二次包络环面蜗杆传动多目标优化设计

针对环面蜗杆副优化设计不能兼顾传动性能与承载能力这2个性能指标的问题,建立了双锥面二次包络环面蜗杆通用的优化模型.该模型考虑双锥面二次包络环面蜗杆的双线接触传动性能,以传动效率和承载能力为优化目标,以避免在加工时产生根切和齿顶变尖为约束条件,利用仿生物进化法对设计参数进行多目标优化.结合自主研发的加工和检测设备进行了实验,结果显示,优化后的双锥面二次包络环面蜗杆副的接触线分布更广,传动效率更高,从而验证了该优化模型具有实际的效能.     

基于国际专利分类表知识社团发现和重组的功能创新策略*

提出从国际专利分类表(International patent classification,IPC)中发现功能知识社团并进行功能创新的方法。通过从IPC中提取并分析功能动词的共现关系,构建功能动词共现网络。选用Newman贪婪算法(CNM算法)对功能动词共现网络进行社团发现,归纳了网络节点之间的4种典型拓扑关系,对社团内部和跨社团的节点之间的拓扑关系进行分析。根据功能动词节点连接的拓扑特征定义了4种类型的功能中介节点,对应提出4条重组相关社团节点的策略,以实现产品功能创新。作为应用实例,从IPC所有条目中提取与排水和干燥共现的功能动词,构建了85个节点的功能动词共现网络,成功地发明了一种利用排水能量供电的亮度可调的管道照明系统。     

机械对称性的概念体系及其应用方法

为了建立完善的机械对称性概念体系,系统地研究机械对称性、提炼机械对称性设计准则以及指导对称性在机械设计中的科学应用,在大量研究机械对称性实例的基础上,对已有机械对称性概念体系进行改进和完善,提出按结构对称性、原理对称性和功能对称性分类的机械对称性的概念和层次结构体系.给出各种对称性的定义,举例说明了它们在机械中的存在和作用原理.探讨结构对称性、原理对称性及功能对称性在改进和创新产品中的应用方法.举例分析表明:所提出的概念体系完整的体现了对称性在机械系统中的各种存在,为进一步研究机械对称性设计规律,建立机械对称性设计方法提供了理论基础.     

皮带传动起毛机的动力性能建模

通过分析起毛机工作针辊受力情况,依据阶梯轴弯曲变形理论,建立了起毛机单针辊力学模型;结合针辊之间皮带受力分析,进而建立了针辊系统力学模型。在对起毛阻力及其分布规律进行一定近似假设的基础上,提出了起毛阻力模型,从而推导出电机功率与最大起毛力矩关系模型。讨论了锡林电机、顺针辊电机和逆针辊电机功率对最大起毛力矩的影响。以某型号36辊起毛机为例,说明了模型的实用性。     

大转动惯量缠绕机加减速曲线优化设计

针对大转动惯量碳纤维缠绕机的加速和减速阶段运行不平稳、传动件易失效破坏等问题，提出了一种基于改进型Sigmoid加减速曲线的主轴运行曲线优化方案。首先，利用五次多项式对传统Sigmoid加减速曲线的跃变处进行补偿，以约束曲线起始点、衔接点、终止点的速度、加速度和急动度（加加速度）。然后，基于改进曲线的速度与加速度函数建立缠绕机的负载扭矩、电机输出功率、主轴强度与刚度以及缠绕圈数的数学模型，并以各阶段运行时长为设计变量、以电机最大输出功率最小和总运行时长最短为优化目标对曲线进行多目标优化，根据缠绕圈数、传动件强度与刚度等的约束条件，利用多目标遗传算法NSGA-Ⅱ（non-dominated sorting genetic algorithm-Ⅱ，非支配排序遗传算法-Ⅱ）求解模型的非支配解集，并利用比重选取函数选择最优解。最后，通过AMESim-ADAMS联合仿真对比加减速曲线优化前后缠绕机的运行效果。结果表明：优化后缠绕机的总运行时长、最大加速度、最大负载扭矩和最大输出功率分别降低了41.7%,75.8%,75.5%和72.8%，且主轴的运行曲线更加平滑，验证了优化方案的可行性。研究结果...