基于MATLAB的小型刨床机构多目标优化设计

小型刨床机构属于多杆机构,设计工作的主要部分是杆长和节点坐标等基本结构参数的确定,用传统的方法设计多杆机构,设计时间长,工作量大,而且设计结果不一定是最优的设计。如果能建立多杆机构优化设计的数学模型,并且将多杆机构的基本结构参数作为设计变量,体积最小化和效率最高作为目标函数,运动连续性和空间结构等要求作为设计约束条件,运用MATLAB编制多杆机构优化设计程序,就可以方便快速计算出最优的小型刨床机构。     

基于MATLAB的自动推料机构多目标优化设计

自动推料机构属于多杆机构,设计的主要任务是确定杆长和节点坐标等基本结构的数值,用传统的方法设计多杆机构,要反复推算,设计时间长,工作量大,而且设计结果不一定是最优的设计。将多杆机构的基本结构参数作为设计变量,建立多杆机构优化设计的数学模型,将体积最小化和效率最高作为目标函数,将运动连续性和空间结构等作为约束条件,运用MATLAB优化工具箱,方便快速设计出最优的自动推料机构。     

基于MATLAB的插床插削机构多目标优化设计

建立插床插削机构机构优化设计的数学模型,将插床插削机构的基本结构参数,如杆长、铰链节点坐标作为设计变量,将占用空间最小以及工作效率最高作为目标函数,把运动连续性和空间尺寸等要求作为设计约束条件,运用MATLAB编制设计程序,就可以方便快速计算出符合设计要求且体积功率最小的插床插削机构。     

基于MATLAB的二级分流式减速器的多目标优化设计

减速器设计工作的主要部分是齿轮传动的设计,用传统的方法设计齿轮传动,设计时间长,工作量大,而且设计结果不一定是最优的设计。文中建立齿轮传动优化设计的数学模型,并且将齿轮的基本结构参数作为设计变量,体积最小化作为目标函数,强度、刚度、空间尺寸等要求作为设计约束条件,运用MATLAB编制齿轮优化设计程序,快速计算出符合设计要求且体积最小的齿轮。     

双滑块四杆机构参数的优化设计

针对工程中常见的双滑块机构,进行了双滑块四杆机构运动学和强度的分析。以杆长和面积为设计变量,以满足强度条件为目标,构建合理参数并进行了优化设计。借助于数学软件,编制程序进行算例分析计算,获得较为理想的结构参数,在闸阀双滑块阀体的优化设计中取得了很好的效果,依据优化设计的结果制造生产的产品结构紧凑、合理,解决了以往传统手工设计中存在的体积庞大、结构不合理问题,产品在实际应用中运行稳定,该方法为复杂机构的设计提供了依据。     

基于混合元胞自动机的柔顺机构多目标拓扑优化方法

采用无梯度优化方法——混合元胞自动机方法进行体积约束下柔顺机构多目标拓扑优化设计。以应变能最小化和互应变能最大化为目标,以结构体积为约束,采用标准化方法定义多目标拓扑优化的目标函数,消除不同性质目标函数在数量级上的差异。将混合元胞自动机方法用于多目标优化问题的求解,以比例控制作为局部控制规律。数值算例结果表明,该方法用于柔顺机构多目标拓扑优化设计是有效的,优化迭代次数较少,且结构不易出现单节点铰链现象。     

基于ADAMS和ANSYS的空间四杆引纬机构优化研究

针对空间四杆引纬机构剑带运动平稳性差和运动精度低等问题,从机构运动参数和结构刚度两方面对该机构进行了优化设计研究.首先,运用空间机构学理论分析了剑带的运动规律,并利用软件仿真验证了其正确性,为优化设计提供了理论基础;然后,以剑带最大加速度最小化为目标,以满足引纬工艺和性能要求为约束条件,利用ADAMS参数化建模对该机构...     

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。     

基于MATLAB的弹簧优化设计

针对传统方法设计弹簧,时间长,工作量大,而且设计结果不一定是最优的的情况。建立圆柱螺旋弹簧优化设计的数学模型,将弹簧的基本结构参数作为设计变量,轻量化作为目标函数,强度、刚度、空间尺寸等要求作为设计约束条件,运用MATLAB编制弹簧优化设计程序,方便快速计算出了符合设计要求且重量最轻的弹簧。     

爬楼轮椅后腿机构多目标优化设计

爬楼轮椅后腿机构是典型的平面二自由度五连杆机构,杆长尺寸对其性能产生很大的影响。为了得到最优的杆长参数,建立了五连杆机构的运动学模型和动力学模型,分别在运动学层面和动力学层面上提出了多个性能指标,以其作为目标函数和约束条件建立了机构多目标优化数学模型,利用NSGA-Ⅱ多目标遗传算法得到了Pareto最优解。最后分别以各个性能指标值最小和权衡各个性能指标值为依据列出了几组最优设计点,包括杆长参数和对应的各个性能指标值,人们可以根据设计要求和工程实际经验来权衡选取满足不同要求的优化结果。     

基于遗传算法3-RCR并联机器人的结构参数优化设计

确定机器人机构结构参数是并联机构优化设计的难题,因为并联机器人的机构结构参数优化属于多维,多目标和多约束条件优化问题。基于3-RCR并联机构的工作空间体积,分析了机构结构参数对工作空间体积的影响。运用坐标变换法对机构的位置反解进行求解;利用极坐标边界搜索法通过具体算例确定了机构的工作空间及其边界,以工作空间为目标利用遗传算法对机构进行了结构参数优化,获得了性能优良的结构参数,运用MATLAB软件编程得到了该并联机构的工作空间图谱。为该类并联机构的进一步研究和推广应用奠定了基础。     

装载机工作装置优化设计及多体系统动力学仿真

装载机工作装置的力学分析通常采用静态分析法,且分析焦点往往是六杆机构。笔者针对综合性能更具优势的八杆机构装载装置进行优化设计,继而根据优化数据建立装载机工作装置的多体动力学模型,较准确地分析了装载机工作装置的诸多性能指标,其结论验证了优化设计结果。     

基于运动精度可靠性的平面四杆机构优化设计

以具有杆长尺寸和铰链间隙误差的平面四杆机构为对象 ,运用微小位移线性迭加原理 ,对机构的输出运动误差进行了可靠性分析 ;建立了以杆长误差和铰链间隙的均方差为设计变量 ,满足运动精度可靠度和设计变量上下限要求为约束条件 ,使机构制造加工费用极小化为目标函数的优化设计数学模型 ;利用外点法和 Powell方向加速法求解 ,获得了令人满意的设计结果     

机载雷达天线座结构优化设计

机载雷达的设计不仅要满足刚强度要求,而且要满足轻量化要求。文中采用拓扑优化方法对某机载雷达天线座结构进行了优化设计,以体积最小化为设计目标,单元密度为设计变量,节点位移限制为约束条件。将优化后的方案与最初设计方案进行对比发现,在结构重量减轻的同时,结构的刚强度得到了明显的提高。这也表明,拓扑优化方法非常适合于机载雷达特别是天线座的结构设计。     

隐式功能函数结构体可靠性拓扑优化

考虑工程实际中外载荷、材料属性等的随机不确定性对结构安全性的影响,研究了具有结构位移可靠性约束的拓扑优化设计。建立以柔度最小为目标、以单元相对密度为变量、具有材料体积分数约束和结构位移可靠性约束的拓扑优化数学模型;针对运用有限元数值计算方法时结构功能函数为隐式的情况,运用响应面法近似逼近结构真实的功能函数;利用简便高效的一次二阶矩法计算结构位移可靠度;采用内循环为确定性的拓扑优化、外循环控制结构材料体积分数的策略对连续体结构进行可靠性拓扑优化设计。通过两个算例与确定性拓扑优化结果进行比较,结果表明所提设计方法是高效可行的。     

涉及空腔制造的最小长度尺寸限制的清晰结构拓扑优化设计

针对以结构柔顺度最小为目标函数,涉及空腔制造的最小长度尺寸限制的结构拓扑优化设计问题,提出了一种新的拓扑优化求解方法。首先,为了消除现有的结构实体相及空洞相的相同的光滑Heaviside映射导致的强烈对立矛盾,引入光滑Heaviside映射和修改的光滑Heaviside映射分别进行实体相及空洞相的设计变量过滤;而后,构建了合理和协同的涉及实体相和空洞相的几何最小长度尺寸限制的结构拓扑优化模型;利用MMA算法,形成了一种新的涉及实体相和空洞相的几何最小长度尺寸限制的结构拓扑优化算法。给出的算例结果表明,与现有方法比,该方法可解决结构实体相和空洞相的几何最小长度尺寸控制问题。且所提方法可获得清晰0/1分布的优化结构拓扑。     

考虑声辐射性能指标的机构结构参数优化设计研究

以弹性四连杆机构为研究对象 ,综合考虑机构质量和声辐射性能两项指标 ,对以杆件厚度为设计变量的机构结构参数优化问题进行了讨论 ,最后通过算例说明了文中所述方法的有效性     

Light-Weight Design Method for Force-Performance-Structure of Complex Structural Part Based Co-operative Optimization

A light?weight design method of integrated structural topology and size co?optimization for the force?performance?structure of complex structural parts is presented in this paper. Firstly, the supporting function of a complex structural part is built to map the force transmission, where the force exerted areas and constraints are considered as connecting structure and the structural configuration, to determine the part performance as well as the force routines. Then the connecting structure design model, aiming to optimize the static and dynamic performances on connection configuration, is developed, and the optimum design of the characteristic parameters is carried out by means of the collaborative optimization method, namely, the integrated structural topology optimization and size optimization. In this design model, the objective is to maximize the connecting stiffness. Based on the relationship between the force and the structural configuration of a part, the optimal force transmission routine that can meet the performance requirements is obtained using the structural topology optimization technology. Accordingly, the light?weight design of conceptual configuration for complex parts under multi?objective and multi?condition can be realized. Finally, based on the proposed collaborative optimization design method, the optimal performance and optimal structure of the complex parts with light weight are realized, and the reasonable structural unit configuration and size charac?teristic parameters are obtained. A bed structure of gantry?type machining center is designed by using the proposed light?weight structure design method in this paper, as an illustrative example. The bed after the design optimization is lighter 8% than original one, and the rail deformation is reduced by 5%. Moreover, the lightweight design of the bed is achieved with enhanced performance to show the effectiveness of the proposed method.     

基于水平集方法的结构可靠性拓扑优化

基于水平集方法,建立以水平集函数为优化变量、结构柔度极小化为目标、具有可靠性约束的结构拓扑优化模型,并提出一种基于可靠性的结构拓扑优化算法。首先,采用计算效率高的一次二阶矩法进行可靠性分析,编制计算可靠性指标的最优化方法。然后,根据结构可靠性指标的几何意义,优化求解符合可靠性约束的随机变量。将修正后的随机变量作为确定性变量进行结构拓扑优化设计,使基于可靠性的结构拓扑优化模型转为常规的结构拓扑优化模型,采用稳定、高效的水平集方法进行结构拓扑优化。最后以悬臂梁结构的可靠性拓扑优化为例,说明文中所提算法的简便性与有效性。     

基于P1N1植物生长算法的车身梁截面快速优化

为了在概念设计阶段快速有效地实现车身梁截面的优化设计,提出一种基于P1N1植物生长算法的截面快速优化方法。该方法结合汽车车身关键截面数据库,同时考虑了车身造型、内部空间、基本性能、制造工艺等方面约束条件。通过提取出截面数据库中的截面节点坐标以及截面性能参数,将数据库中梁截面的节点坐标作为设计变量,导入到P1N1植物生长优化算法中进行优化,从而控制梁截面的形状。建立基于P1N1植物生长算法的相关数学模型,并编制了相应的程序,通过算例验证了该方法能够高效实现车身梁截面的快速优化。