机械产品概念设计多层次混合映射功能求解框架

根据机械产品概念设计的特点,归纳总结了概念设计过程中普遍存在于功能、行为和载体之间的七种基本映射单元类型:通过建立不同基本映射单元类型之间的逻辑联系构造了多层次混合映射功能求解框架;讨论了该框架与现有功能求解模型之间的关系。以对服装行业中的功能需求——“结合面料”进行求解为例,对所提出的多层次混合映射求解框架的有效性进行说明。     

MEMS虚拟运行中的运动规律求解器

介绍了基于部件库的MEMS设计系统中虚拟运行的运动规律求解器.提出了运行中规律求解和实时问题的解决方法,介绍了AI领域中问题自动求解的研究,把推理算法和编译技术结合在一起,描述了运动规律求解器的实现框架.     

基于模糊综合评价的数控磨床运动方案设计

为满足对工件不同型面的磨削加工要求,本文提出了一种新的数控磨床运动功能方案.通过对数控磨床运动功能进行分析,建立数控磨床运动功能的形态学矩阵,获得多种结构方案:然后应用模糊综合评价方法,对所提出的结构方案进行选择,获得最优结构方案.     

机构类型综合自动求解分析及知识库系统的建立

提出了一种可计算求解的机构类型综合方法并构建了求解过程中所采用的知识库系统.首先定义了实现运动变换的基本机构元素、集合.其次,应用运动变换矩阵,对类型综合过程进行了描述.建立了知识库系统管理基本机构信息及可行解信息.基于建立的数学模型及知识库系统,提出了自动化求解过程的算法.最后,通过一个设计实例验证了该算法的可行性及有效性.     

基于多粒度共进化功能能推理的机械运动方案设计新方法

提出了基于多粒度共进化功能推理的机械运动方案设计方法.首先分析了共进化功能推理模型和多粒度设计模型的特点,并结合二者的优点构造了一种多粒度的共进化功能推理模型;然后将该推理模型应用于机械运动方案设计,提出了一种面向机械运动方案设计的共进化功能推理方法,该方法采用分类功能来描述机构单元及机械系统的运动特征信息,将机构单元和机械系统都采用运动功能变换函数进行抽象表达,通过功能推理来生成机械运动变换单元的串联组合方案;随即给出了相应的功能推理算法流程,通过与已有算法的比较详细分析了该算法的特性,并讨论说明了该算法所具有的效率高、可精确描述运动功能变换特性等优点;最后通过电线进给机构运动方案设计实例验证了该方法的有效性.     

复合功能产品概念设计循环求解过程及其实现

复合功能产品概念设计过程中,辅助功能的生成和求解往往伴随着目的功能的求解及其解的完善过程逐步得以实现;基于这一实际情况,提出了一种产品功能、效应、作用原理和结构方案循环交叉求解的计算机辅助概念设计进程模型,这一模型包含分解映射、求解映射和衍生映射3种映射模式和12种映射关系。分析了单一功能与复合功能各自求解进程,研究了接口表达、匹配及功能推理等循环求解关键实现技术,开发了一个面向复合功能产品的概念设计自动化原型系统,以硬币分离机的概念设计为例进行了验证。     

基于知识的机械产品概念设计启发式求解

从能量转换的角度建立了产品概念设计的功能-行为-结构求解框架，分别采用输入输出转换和键合图对功能与行为进行建模；建立了概念设计的知识获取框架，基于功能-行为-结构框架抽取设计知识，结合产生式规则和面向对象方法进行对知识进行表示；基于A＊算法开发了一种启发式求解策略，通过模糊多准则决策定义了评估函数，继而对状态空间进行搜索并获取了满意解；结合自动门驱动装置设计实例验证了启发式求解算法的正确性。     

基于因果行为模型的机械运动系统方案求解

从机械运动系统的多能复合特征出发,提出了基于因果行为模型的方案求解方法.采用键合图建模运动行为语义,提取了输入输出的能量类型、变化与约束特征.通过有向图联结基本行为,建立因果行为模型来描述系统的复杂行为.建立了相应的方案求解过程模型,其中方案创新主要通过正向推理组合基本元件,方案变型则通过在约束下扩展行为模板实现.最后,以工业高速平头锁眼机运动方案为例,验证了该方案的可行性.     

基于运动微分方程与加速度的刚体运动姿态算法

对运动刚体上点的轨迹、速度、加速度与刚体运动姿态之间的关系进行研究,提出了一种由刚体上非共线三点的线加速度解算刚体空间姿态角的方法.利用刚体上点的运动学方程与瞬轴性质导出刚体角速度与刚体空间姿态角的关系,进而由其微分形式得到刚体上不共线三点的线加速度与刚体空间姿态之间满足的微分方程组.通过空间RCCC机构正向求解瞬轴与反向求解姿态角的方法对上述算法进行验证,结果表明,该算法可以应用于机构空间运动姿态的求解中.     

基于矩阵的多功能产品概念方案求解方法

为将两个单功能产品集成为一个多功能产品,研究了一种基于矩阵的概念方案求解方法。将产品的总功能分解至元功能,元功能用功能基表示,并分为基础功能、应用功能、附加功能三类;分析了产品功能模型,量化了功能相似性,构建了输入流相似矩阵、输出流相似矩阵和功能相似矩阵,定义了矩阵运算规则和过滤规则,从而计算并简化了功能相似总矩阵;构建了功能—元件矩阵,然后使之与功能相似总矩阵计算,得出两个单功能产品的元件关联矩阵;分析了关联矩阵中的元件关系,通过丢弃、保留或修改部分元件,获得了多功能新产品的设计方案。分析了便携式吸尘器和剃须刀的功能相似性和元件关联性,通过所提出的方法获得了一种新型剃须刀的概念方案,验证了该方法的有效性。     

多目标柔性作业车间分批优化调度

为解决多目标柔性作业车间分批调度问题,提出了一种基于粒子群算法的多目标柔性分批调度算法。提出了一种基于游标的柔性批量分割方法,并采用一种批量分割与加工工序相融合的粒子编码方法,使得该算法不但可根据机床负荷将工件分割成具有柔性批量的多个子批,而且可使子批工艺路线选取及加工排序同时得到优化。算法引入了决策者的偏好信息,用于引导算法的搜索方向,使搜索结果集中于决策者感兴趣的Pareto边沿,避免了决策者在众多非劣解中做出困难选择。通过实例仿真,对算法性能进行了比较分析和评价,结果表明了算法的有效性和可行性。最后,从生产实际出发给出了算例,证明了算法的有效性和对生产实践的指导作用。     

腿轮式机器人的运动原理及参数优化

分析了一种腿轮式机器人的运动原理，基于腿轮式机器人的运动参数对机器人的运行性能有较大影响，提出采用遗传算法进行参数优化设计。给出了遗传算法的具体寻优步骤，并得到了最优解，为机器人的机构设计和运动控制提供了理论依据。     

基于符号演变的运动方案建模

针对目前计算机辅助设计系统对机械运动方案设计支持能力不足的问题,提出了运动功能-机构映射-机构组合的层次运动方案设计模型。运动功能层利用功能符号实现了运动方案设计过程和复杂机构运动关系的抽象表达,机构映射层通过运动功能到机构和运动关系到机构组合关系两个映射过程实现了功能符号到机构简图符号以及机构简图符号到机构装配符号的演化,机构组合层通过机构装配符号组合实现了运动方案设计结果的可视化。     

基于混合遗传算法的齿轮传动优化设计

以体积最小为目标函数,建立了齿轮传动优化设计数学模型,并用外部惩罚函数法将该问题转化为无约束优化问题。针对遗传算法的局限性,采用整数编码和实数编码结合的混合编码,并调整了适应函数,采用随机多父辈适应函数值加权交叉和自适应变异操作,结合了模拟退火算法,给出了初温的确定方法,从而形成了混合遗传算法。该算法能够有效地减少不可行解的产生,提高收敛速度,避免早熟收敛。算例说明,该优化方法有效、实用。     

基于遗传算法的动态姿势预测模型的研究

分析了人体姿势控制的一般研究方法,通过实验研究了姿势选择的影响因子,以及影响因子重要度的比较情况.提出了基于价值函数优化方法,用以模拟现实中人的行为.定义了相应的价值函数,并将这些价值函数用到姿势预测算法中.采用遗传算法来处理姿势预测问题,将舒适度、重力势能和关节活动范围作为约束条件,使姿势预测更加逼真.试验表明,该方法能解决数字化人机工程中的姿势仿真问题.     

基于新型蚂蚁算法的传动方案优化设计研究

针对复杂机械产品传动方案的优化设计问题,提出了一种融合模拟退火算法的新型蚂蚁算法.该算法改进了蚂蚁算法中信息素的初值设置和信息素更新模型,探讨了新型蚂蚁算法的融合思想和设计依据,建立了基于新型蚂蚁算法的传动方案的优化设计过程模型.该方法能尽快搜索到较理想的下降方向,提高了蚂蚁算法的收敛速度,同时克服了模拟退火算法要求初始温度足够高,收敛速度缓慢的缺陷.具体应用表明了该方法是可行的.     

免疫算法求解多目标柔性作业车间调度研究

研究了多目标柔性作业车间调度问题,优化了设备分派方案。建立了多目标柔性作业车间调度的数学模型。提出了双种群双倍体自适应免疫算法,并用该算法求解某航空制造企业的多目标柔性作业车间调度问题,得到了优化调度方案。仿真结果表明,双种群双倍体自适应免疫算法是求解多目标柔性作业车间调度问题的有效算法。     

遗传算法求解多方案设计问题的研究

本文在智能设计中提出了求解多方案设计问题的遗传算法,讨论了遗传算法中求解多方案问题的关键技术,包括一种改进的遗传算法,避免了标准遗传算法早收敛于局部优解和加快了全局最优的收敛速度,给出了在机床模块综合中多方案求解实例,遗传算法有效地解决模块选择与组合问题中的“组合爆炸”问题。     

基于k-中心点法的改进粒子群算法在旅行商问题中的应用

为将面向连续优化的粒子群优化算法应用于旅行商问题的求解,提出了旅行商问题的权重编码方案.该方案将属于组合优化的旅行商问题转化为连续优化问题,同时保留了粒子群算法的易操作性和高效性.针对粒子群算法易陷入局部最优的问题,提出了适合旅行商问题的基于k-中心点法的改进措施.该措施利用简单匹配系数构建粒子群的相异度矩阵,在此基础上采用k-中心点法对粒子群进行聚类分析,实现了粒子之间的信息交换,扩大了粒子的搜索空间,避免算法陷入局部最优.最后,用旅行商问题标准库的4个算例验证了权重编码方案和改进粒子群算法的有效性.     

Self-excited vibrations of a rigid rotor rubbing with the motion-limiting stop

The solutions of the motion governing equations of the rotor-bearing-stop system are analyzed to acquire the behavior of the self-excited vibration. The numerical iteration method is put forward to obtain the periodic solution implying that the rotor whirls forward in the perfect annular orbit and keeps full rubbing with the stop.The dynamics parameters such as the stop-to-bearing stiffness ratio, the friction factor and the damping coefficient determine whether the periodic solution exists. They also affect amplitude and frequency of the periodic solution. The numerical stability analysis on the periodic solution concludes that the periodic solution behaves in an unstable motion state which will develop into the forward dry whip through full rubbing or converge to the decaying natural whirl without rubbing. The evolvement of the unstable full rubbing rests on the initial vibration energy of the rotor. The analysis on existence and stability of periodic solution may explain the observations of initiation of full rubbing observed in experiments.Suggestion on selecting dynamic parameters of the rotor-bearing-stop system is presented in order to avoid the full rubbing which has great or catastrophic harm to the rotating machinery.