钢制组装式车轮的轻量化设计及多目标优化

设计了一种以热轧高强钢作为内轮辋、低碳钢作为外轮辋材料的异种钢材组装式车轮,提出一种车轮多种工况下循环载荷疲劳耐久试验方法,对车轮进行疲劳寿命预测. 基于有限元法,计算不同位置下施加载荷时车轮的强度、刚度,不同应力频率下的疲劳寿命和安全系数,并分析出局部大应力关键部分. 以转弯工况建立参数化模型,定义了8个结构设计变量,利用最优拉丁超方实验设计方法选取初始样本点,拟合了车轮Kriging近似模型,以车轮最小质量、疲劳寿命和疲劳寿命安全系数最大为目标,并以应力、最大形变量为约束,对车轮进行多目标优化,并进行弯曲疲劳试验验证. 结果表明,异种钢材组装式车轮在优化后,性能良好,满足设计寿命要求,质量较优化前车轮减重9.73%.     

二级NGW型行星齿轮传动优化设计方法

以行星减速器体积极小化为目标,对二级NGW型行星减速器的优化设计数学模型进行研究。提出一种混合离散变量的半随机复合形法,实例优化结果表明,该方法具有较好的优化效果,提高了优化设计的可靠性。     

月球车用行星车轮等效地面不平度函数的研究

针对所设计的行星轮式月球车的动力学分析问题中需要确定每个行星车轮的等效地面不平度函数,对行星车轮的等效地面不平度函数进行了计算,提出一种等效地面不平度函数的修正方法,并给出了修正后的等效地面不平度函数的Fourier变换形式,同时运用虚拟样机技术软件ADAMS对该修正方法进行仿真分析,分析结果表明,该修正方法是合理的。     

车轮90°冲击试验的仿真分析和多目标优化设计

建立了16英寸组装式车轮90°冲击试验仿真模型,综合考虑车轮的材料特性、结构参数和90°冲击性能,提出了车轮多目标轻量化设计方法。分析了冲锤正对轮辐窗口冲击和冲锤正对轮辐气门嘴窗口冲击工况下,车轮轮辋和轮辐的塑性应变和变形量。利用网格变形技术建立组装式车轮90°冲击参数化模型并定义设计变量,以质量和90°冲击各项性能为优化目标,使用Isight优化平台集成DEP-MeshWorks和LS-DYNA软件进行最优拉丁超立方设计和Hammersley设计,拟合目标响应值的Kriging近似模型并验证其精度,采用第二代非劣排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)对车轮进行了多目标优化设计。优化得到的组装式车轮与同型铸造铝合金车轮相比,质量减少了28.28%。依据车轮90°冲击试验标准,对优化后的车轮进行试验,对比车轮各测点等效应变和最大加速度的仿真与试验值,得出车轮90°冲击仿真结果精度较高。     

行星齿轮机构的模糊优化设计

行星齿轮机构目前由于设计方法和制造工艺上尚存在一些问题,因而影响了它的性能.从模糊优化设计的角度出发,通过在纯静态优化设计中引入了动态性能指标,改进了数学模型,同时采用了能够处理混合离散变量的求解方法,经过实例验算,证明该模型和优化方案更加接近客观事实.     

基于疲劳和13°冲击性能的组装式车轮优化设计

为了研究车轮的13°冲击性能,提出了一种基于疲劳和13°冲击性能的车轮结构设计和优化方法。以16×61/2J型车轮为研究对象,基于动态弯曲疲劳试验和动态径向疲劳试验对车轮进行了联合拓扑优化,设计了一个镁合金轮辋和铝合金轮辐的组装式车轮结构。建立了组装式车轮13°冲击试验的有限元模型,基于不同应变率下AZ91D镁合金和6061铝合金的材料本构模型分别分析了冲锤正对辐条和正对窗口冲击两种工况下车轮的应变,并研究了13°冲击性能与车轮结构之间的关系。利用网格变形技术建立了组装式车轮在两种工况下的参数化模型并定义了12个设计变量,使用Isight软件平台集成DEP-MeshWorks和LS-DYNA软件建立车轮多目标优化模型,利用最优拉丁超立方和Box-Behnken设计拟合了径向基RBF网络近似模型并验证了近似模型的精度。利用所建立的近似模型,以车轮质量和冲锤正对辐条冲击时轮辐的最大应变最小为目标,其余应变为约束,采用第二代非劣排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)对车轮进行了多目标优化设计。得到了Pareto前沿,综合考虑了车轮13°冲击性能条件下,选取了一个妥协解作为优化设计结果。结果表明:在满足车轮各项13°冲击性能要求的条件下,优化得到的组装式车轮与同型铸造铝合金车轮相比减重30.65%。     

行星轮式月球车车轮与地面间的动载荷分析

为提高行星轮式月球车的行驶平顺性和操纵稳定性,尽量减小车轮与地面之间的相对动载荷,建立了七自由度月球车的振动系统模型,并给出了月球车振动系统的振动微分方程和频率响应函数的计算方法,在确定月球车的路面输入谱密度的基础上推导了车轮与地面之间相对动载荷均方根值的计算公式,用M at-lab软件进行编程和计算,确定了悬挂系统的扭杆弹簧刚度和减振器阻尼的合理数值范围.     

一种单排2K-H型行星轮系的优化设计方法

介绍了2K-H型行星轮系优化设计的重要性,对单排2K-H型行星轮系确立了目标函数,建立了约束条件,并采用复合形法进行了优化设计,优化结果为单排2K-H行星轮系提供了一种最优方案,并为改进产品设计指明了方向.     

正角度变位传动行星轮系的优化设计

本文对正角度变位传动行星轮系,取中心轮、行星轮和内齿圈的变位系数、中心轮齿数、轮系齿宽和模数等六个参数为一组设计变量,以轮系体积最小为目标.用内点惩罚函数法解数学模型,进行了优化设计。并且在一次优化后,对齿数、模数园正和标准化,再进行第二次优化,最终得出最优化的结果。该优化方法的处理,对解决正角变位传动行星轮系的优化问题,有一定价值。     

行星越障轮式月球车的设计

为提高月球车的越障能力，结合月球表面的复杂环境，设计了一种行星越障轮式月球车。该车主要由3大部件组成：车架、悬架（由扭杆弹簧和磁弹簧减振器并联构成）和行星越障轮。设计重点在月球车的行为驶系统，该车不仅在悬架设计上考虑了行驶系统的越障性能－采用了扭杆弹簧和磁弹簧减振器相结合的形式，而且在车轮的设计上也考虑到车轮本身的越障能力－采用了行星越障轮。对该车的行驶系统进行了,并对行驶性能进行了分析和计算。结果表明：该车具有较强的越障能力和灵活的转弯特性，能够适应月球表面凹凸不平的环境。     

离散变量结构优化设计的理论与方法

阐述了离散变量结构优化设计的相关理论和研究进展:对离散变量优化设计方法进行分类,重点对运用较为广泛的几种启发式算法进行了归纳总结,并根据离散变量结构优化设计问题的特征,对离散变量结构优化设计方法的发展趋势做出展望.     

Numerical analysis of grinding power consumption of a vertical planetary mill

Planetary wheel rolling on a coal-bed was simplified as rigid wheel rolling on the coal-bed with a rigid base when a Vertical planetary mill (VPM) is running. Based on our analysis, we conclude that the Bekker formulation for computing rolling resistance is not applicable to calculate directly the rolling resistance of the wheel. According to the principle of the Bekker apparatus, pressure-sinkage curves were obtained by tests on a piece of mono-axial consolidation apparatus used in soil-mechanics. The deformation modulus of the coal-bed was calculated using elastic mechanics. A finite element model of the planetary wheel coal-bed was built up by the use of a rigid and a Drucker-Prager material model in LS-DYNA. According to the simulation results, the wheel rolling resistance, the grinding power consumption and the motor power of the mill were calculated and the mistake in the initial design of the mill was modified. The simulation results agree well with the results of the semi-industrial tests.     

行星齿轮-槽轮间歇转位机构的设计研究

经过对行星齿轮－槽轮间歇一组合机构的分析研究，得出了可靠的设计原理和参数，为同类产品设计制造提供了有价值的参考依据。     

Design and Trafficability Study of Flexible Wheel for Planetary Exploration Rover

To reduce sending costs, a flexible wheel configuration is proposed. The wheel is made of titanium alloy （Ti-6Al-4V） in consideration of the planetary environment factors （i. e. strong radiation, big temperature differences, high vacuum）, and mass constraint of launch vehicle. The advantages of the proposed wheel involves the potential for： ① small sending volume and mass, ② large deployed area and volume to reduce wheel loading, ③ a damping effect to smooth motion on rough terrain. To study the trafficability and tractive performance of the wheel concept, the drawbar pull and driven torque were calculated based on simplified model of terramechanics formulations. The results show that the wheel possesses sufficient drawbar pull to negotiate all types of soil stratums listed in this contribution.     

离散变量结构优化设计方法的研究进展与展望

回顾了离散变量结构优化方法的发展历史、研究进程，对离散变量优化设计方法做出分类，阐述了近年来离散变量结构优化设计方法的发展、现状及新进展，尤其对遗传算法、混合遗传算法、相对差商法、模拟退火法、禁忌搜索法进行了详细地总结，介绍了一些国内外知名学者最新的研究成果，并根据离散变量结构优化设计问题的特征，对离散变量结构优化设计方法的研究方向的发展提出展望。     

复杂螺旋曲面成形磨砂轮廓形数值仿真方法

针对复杂螺旋曲面成形磨砂轮廓形设计中数学理论较为复杂的问题,提出了一种新的数值仿真方法进行复杂螺旋面磨削加工的砂轮廓形设计,其基本原理是通过坐标转换将工件与砂轮的坐标系进行整合,离散处理工件与砂轮面模型,通过数值迭代算法求得砂轮与工件的空间接触迹线3维离散点坐标,进一步通过坐标转换求得砂轮廓形.该方法数学原理简单,易于编程实现,通过与解析方法的计算结果对比,表明其数据精度满足产品设计要求,具有很好的工程应用价值.同时该方法也适用于任意复杂曲面成形磨的砂轮廓形设计.     

建筑结构优化的进退搜索算法

根据工程实际，充分考虑规范规定的约束条件和各项技术标准要求，建立了建筑结构优化模型。并提出了离散变量结构优化设计的进退搜索算法。算例结果表明，该方法能直接计算具有应力约束和截面尺寸约束的离散变量结构优化问题，也能处理同时具有稳定约束和位移约束的多工况、多约束、多变量的离散变量结构优化设计问题，是一种理想建筑结构优化设计方法。     

关于离散型随机变量的边际分析决策问题的探讨

本文针对当前一些文献中将离散型随机变量简单地套用边际分析决策法,得出所谓最优方案的错误,指出离散型模型不可能采用边际分析法。剖析了凡是对离散型随机变量使用边际分析法的。实际上都已改变了原来的离散型前提。同时也给出了改变了前提条件后所进行的边际分析法,对离散型随机变量确定最优决策方案有实用意义。     

基于NW、WW型行星传动的星形布置的脉动式无级变速器运动特性的研究

通过对基于NW及WW型行星传动的星形布置的脉动式无级变速器与行星传动的对比分析，研究了星形布置的脉动式无级变速器的运动特性，结果表明两种无级变速器虽然结构相似，但其运动特性完全不同，应在结构设计时予以重视。     

汽车车轮的强度分析及优化设计

针对目前汽车车轮轻量化的发展趋势，在深入分析了铝合金材料性能的基础上，采用MSC。PATRAN和MSC。NASTRAN为基本工具，完成了对汽车车轮的强度分析，并对其者了优化设计，结果表明：优化后铝合金车轮上的最大应力值接近铝合金的强度极限，既充分利用了材料，有效的减轻了车轮重量，又促使应力分布更加合理。