齿轮变速箱的集成稳健优化设计

将优化设计理论与稳健设计方法相结合,讨论汽车变速箱的集成稳健优化设计问题.在单目标优化的基础上,以体积最小和噪声最低两个设计属性为目标,利用集成稳健优化设计对汽车变速箱的多目标多属性进行数学建模,从而将集成稳健设计归结为满足稳健要求的多目标优化问题.数值算例表明,该方法是一种实用的稳健设计优化方法.     

集成稳健设计在机械产品设计中的应用研究

将优化设计理论与稳健设计方法相结合,讨论减速器的集成稳健优化设计问题。以体积最小和噪声最低两个设计属性作为优化稳健设计目标,利用不精确法的偏爱集成对减速器的多目标多属性进行数学建模,从而将集成稳健设计归结为满足稳健要求的多目标优化问题。数值算例表明,该方法是一种实用的稳健设计优化方法。     

基于iSIGHT集成技术的某重卡双轴转向机构多目标优化

针对东风某重卡汽车在使用中存在的轮胎异常磨损问题,利用ADAMS/View对双轴转向机构进行建模与运动学仿真。基于多学科设计优化(MDO)软件i SIGHT,实现ADAMS/View运动学仿真集成,并建立机构优化分析流程。采用正交数组DOE分析法和NSGA-II遗传算法实现了该双轴转向机构的多目标优化。优化结果表明:优化后各车轮转角误差大大减小,有效解决了车轮异常磨损问题。     

复杂工程系统多学科设计优化集成环境研究

复杂工程系统的设计是一个多学科互相适应的系统过程,是一个多学科交叉综合设计优化的多目标决策过程。针对复杂工程系统设计过程,提出了复杂工程系统多学科设计优化集成环境模型,作为提高设计自动化的平台,给出了集成环境的体系结构和技术结构方案,定义了集成环境优化设计的流程;详细说明了工程系统多学科设计优化方法、智能产品模型两项关键技术。最后对集成环境的实施和验证做了相应的阐述。     

基于改进NSGA-Ⅱ算法的箱形伸缩臂多目标优化设计

从初始群体产生及交叉算子两个方面对带精英策略的快速非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)进行改进,对伸缩臂进行应力及挠度变形分析,得出应力及应变云图,以确保伸缩臂强度、刚度满足要求。以伸缩臂截面几何参数为设计变量,伸缩臂稳定性及自重为优化目标,利用i SIGHT软件将改进的NSGA-Ⅱ算法与Ansys有限元分析集成,以QY20汽车起重机伸缩臂为例,对起重机箱形伸缩臂进行多目标优化设计,得出Pareto前沿解,并与优化前的截面参数进行对比,验证了该算法的可行性。     

基于iSIGHT的异形专用塔机多目标动态优化设计

以异形专用塔机关键模态频率最大、动载系数最小、质量最轻为设计目标,构建i SIGHT与ANSYS多目标联合优化平台。通过在ANSYS中建立参数化有限元模型并进行结构灵敏度分析,确定响应值较大的参数为设计变量。运算过程采用非支配排序遗传算法(NSGA-II),最终得到Pareto最优解集。优化结果反应出了各优化目标之间的影响关系,为设计静动态性能皆优的起重机金属结构提供了参考。     

面向对象的多杆机构多目标多约束优化设计方法

针对工程实际中多杆机构多目标多约束优化设计问题,提出了一种基于Isight与ADAMS集成的面向对象多杆机构的结构优化设计方法。采用面向对象的结构建模方法 ,借助多体动力学仿真软件ADAMS,建立多杆机构仿真参数化模型,实现Isight内置搜索算法解决多杆机构多目标多约束条件下的结构优化问题。以一种六连杆机构的优化设计为例,实验结果表明,能够通过一次建模可以满足不同约束及优化目标下的结构设计参数优化组合。     

袋式除尘器流场均匀性的自动优化设计

为实现某袋式除尘器流场均匀性的自动优化设计,利用i SIGHT集成优化技术与Fluent数值模拟技术,构建了其优化设计模型。通过拉丁试验、响应表面模型(RSM)与二次序列规划法(NLPQL)和混合整数规划法(MOST)的联合优化算法相结合的方法(LRN-M)实现了其自动优化设计。其优化结果表明:通过LRN-M不但节约了大量的计算时间,而且还实现了目标值的全局最优,使其优化目标"袋室内各滤袋处理风量均匀性"改善了14.48%,提高了其性能品质、减少了滤袋破损率、延长了滤袋使用寿命。     

基于QFD的行星齿轮传动集成设计平台的研究

根据质量功能配置QFD的基本理论对多目标优化设计中目标雨数与加权系数的选取问题,提出了一种基于QFD的行星齿轮传动集成设计平台的研究方法.通过该方法,可以根据技术需求和重要度来分别确定分目标函数及其加权系数,最后通过复合形法对其进行优化,并利用DeIphi软件开发一个NGW型行星齿轮传动机构的集成设计平台.     

基于试验设计和响应面法的涡轮盘形状优化

采用Ansys Workbench平台对某涡轮盘进行了形状优化设计,结果表明轮盘应力显著降低的同时其重量也得到减轻。本研究亦表明:集成几何建模、应力分析和优化模块的Ansys Workbench平台可显著降低优化设计工作的难度;采用试验设计和响应面法的组合代理模型精度可满足工程需要;基于试验设计、响应面法和多目标遗传算法的组合优化策略可大幅度提升优化效率。     

基于遗传算法的餐厨车提桶机构优化设计

以某公司研发的餐厨车提桶机构为研究目标,利用多体动力学软件ADAMS建立了餐厨车提桶机构的机械与液压一体化的虚拟样机模型。参数化了提桶机构中4个几何设计点坐标,利用优化软件i SIGHT中封装的多岛遗传算法,以提桶机构液压缸最大驱动力最小为优化设计目标,对机构中各铰接点位置进行了优化计算。通过对原始设计数据和优化后结果的比较,优化后提桶机构在工作过程中所需的液压油缸最大驱动力比优化前降低了8.51%,提升臂对拉杆的最大提升力比优化前降低了5.98%,对提桶机构的设计研发具有一定的参考意义。     

火炮高平机复杂系统参数优化

为解决超轻型大口径火炮手轮力较大的问题,利用参数优化设计方法,进行高平机复杂系统寻优设计。建立高平机结构、位置、特性等参数的数学关系,通过Matlab编程计算全射程范围内手轮力。建立以手轮力最大值最小为优化目标的单目标优化模型,采用多岛遗传算法与胡克基夫组合优化算法,通过多学科优化软件i Sight集成Matlab进行寻优,得到使手轮力最大值最小时的参数值。优化结果对超轻型火炮高平机设计具有指导意义,使其符合实际可操作性,达到了改进设计目标;该优化模型的建立为传动系统的优化问题提供了一种新思路。     

基于iSIGHT平台的密封壳体结构优化设计

基于i SIGHT多学科优化平台集成有限元分析软件Abaqus,针对密封壳体结构形状进行优化,将子模型技术、整体-局部优化策略、混合迭代优化算法以及样条曲线的参数化方法应用于密封壳体结构的优化中,大大的降低了单次求解时间,提高了整个优化流程的效率。优化后结构不仅减少了材料用量,而且对局部的应力集中有了明显改善,并通过试验对优化减重结果进行了验证,方法成功解决了给定重量指标下密封壳体结构所面临的强度问题,为日后大型航天器密封壳体结构设计提供了可参考的技术路线。     

基于多学科优化设计方法的航空电子设备应用研究

复杂工程系统的设计往往涉及多门学科,多学科设计优化(MDO)方法是一类求解复杂系统设计优化问题的方法,是解决航空电子设备设计等复杂工程系统问题的有效手段.航空电子设备系统包含大量的学科和子系统,因此在设计过程中需要充分考虑各学科间的耦合效应.针对这一问题,提出了改进的单极优化方法为优化策略,以iSIGHT为平台构建了理想的设计环境.通过对电子设备中的典型结构印制板级模块进行了实例分析,验证了该优化设计方法集成复杂设计问题的可行性.     

3-PRRS并联机构多目标可靠性优化设计

以提高并联机构多目标优化设计结果的可靠性为目的。首先构建3-PRRS并联机构多目标优化设计模型,基于Isight集成Matlab软件,利用试验设计和多目标优化算法进行多目标确定性优化设计。然后分析3-PRRS并联机构在设计制造中所涉及到的随机不确定性因素,基于Isight进行6Sigma可靠性分析以及考虑随机不确定性因素的6Sigma优化,建立一种高效的考虑不确定性的3-PRRS并联机构多目标可靠性优化方法。研究结果表明,考虑不确定因素的多目标优化设计方法得到的最佳设计解可靠度更高,更加符合设计要求。     

基于近似模型的结构动静态多目标集成优化

针对结构动静刚度分析及优化问题,结合CAD/CAE集成技术,进行了CAD参数化建模子系统和CAE有限元分析子系统的集成开发,建立了一种面向结构动静态性能的集成分析及优化框架,并提出了一种基于近似模型的集成优化设计方法。以某高速电主轴为研究对象,搭建了面向电主轴"转轴-轴承-电机转子"系统的集成分析及优化框架,并在集成环境下进行了动静态性能分析,进而综合试验设计、近似模型以及优化算法,建立了基于近似模型的多目标优化设计模型,最终实现了"转轴-轴承-电机转子"系统结构参数的多目标集成优化设计。结果表明,所提集成优化方法是可行有效的。     

基于iSIGHT平台翼型气动优化CAD/CFD集成技术研究

传统的翼型设计中,CFD大多用来检验设计结果,而不是驱动翼型优化设计。两者基本上处于孤岛状态,没有实现有机的集成。为使CFD更好的应用到翼型优化设计,实现翼型设计/仿真的协同优化设计,需要针对现有的仿真分析软件和设计模型,利用集成优化平台进行流程集成和数据集成。采用集成优化平台iSIGHT实现了翼型参数化程序、UG建模软件、CFD计算分析软件Fluent之间的数据集成与过程集成,从而为基于翼型的多学科协同优化研究打下了基础。     

基于遗传算法的锻压机床多目标优化设计方法

提出了一种基于遗传算法的锻压机床优化设计方法,并基于该方法开发了一个以多目标参数优化系统为核心的优化设计平台。该设计平台综合运用了Pro/E的建模及分析计算能力和MATLAB的数学分析处理能力,使得在该优化平台上进行的优化设计既可以保证以精确的实体模型的分析结果为指导,又能基于遗传算法进行多参数多目标协同优化,从而提高了锻压机床的设计效率和优化效果。以某锻压机床为实例,验证了该平台的有效性和可靠性。     

波浪补偿系统差动行星传动多目标模糊可靠性优化设计

将模糊可靠性设计应用于波浪补偿系统的差动行星传动装置优化设计,在一般优化设计方法的基础上,建立以波浪补偿系统差动行星传动机构“体积最小”、“径向尺寸最小”、“传动效率最高”、“行星轮轴承温升最小”、“外啮合膜厚比最大”和“外啮合齿根最大滑动率最小”等为分目标的多目标模糊可靠性优化设计数学模型,研究处理多目标优化问题的模糊决策方法以及基于遗传算法的混合离散变量离散化处理方法,得到多目标模糊优化问题的求解方法。结合实例进行分析计算,经对比分析得出模糊可靠性优化设计更接近工程实际的结论。     

基于混合选择的多目标进化算法及其在优化设计问题中的应用

为解决实际工程中复杂的多目标优化设计问题,提出一种基于混合选择的多目标进化算法(HSMEA)。该算法首先采用融合角度与距离的动态选择策略对个体进行划分,随后采用基于两种不同机制的混合选择的策略对解进行进一步筛选,从而使最终选择的目标解在具有良好的收敛性的同时最大程度地保留解集的多样性。算法与4个多目标优化算法在一系列测试函数上的结果表明,算法具有良好的多目标优化问题处理能力。此外,通过在实际工程优化设计问题的对比实验与分析,验证了所提算法在处理实际工程优化设计问题上具有良好的性能与潜力。