轿车车内声学包多目标优化与分析

建立了轿车FE-SEA混合模型,把仿真值与试验结果进行对比,验证了模型的可靠性。以防火墙和地板各层声学包材料的种类和厚度为设计变量,驾驶员右耳旁声压级、声学包总重量和总价格为优化目标,采用正交试验和灰色关联分析相结合的方法确定了各层材料种类和厚度的最优水平。以各层材料的厚度为设计变量进行进一步研究,采用最优拉丁超立方设计抽取75组样本点并通过仿真计算其响应值,任选67组样本点建立Kring近似模型,其余8组样本点验证近似模型的可靠性。最后以该近似模型为基础执行多目标优化,与原始声学包相比,驾驶员头部声腔声压级降低了0.4 d B(A),重量减轻了33.21%,价格降低了14%。     

造型设计阶段汽车气动特性优化

考虑到在汽车工程设计阶段优化气动性能的复杂性,本文选择在造型设计阶段对其进行气动性能优化。首先以整车模型中面云图验证二维纵向对称面模型CFD仿真分析的有效性,建立车身纵向对称面参数化模型。然后选取对仿真结果影响显著的结构参数作为设计变量,通过CFD计算得出单个变量以及耦合变量对轿车气动特性的影响规律,利用基于薄板样条插值函数的高维模型构建设计变量与目标函数之间的近似模型。最后,基于近似模型进行多目标优化,并依此建立造型设计阶段轿车气动特性优化参考数据库。     

基于仿真组件的数字样机运动模型构建与重用

为了提高产品仿真建模的效率并增强仿真模型的可重用性,提出了一种机械产品虚拟样机运动模型的构建方法。利用仿真组件表达产品机构的设计知识,描述了机构中与运动学相关的各种信息。建立了关键设计参数与产品CAD模型设计信息之间的相互映射关系,通过修改关键参数实现快速重用机构的运动仿真模型。采用数值算法对模型进行分析求解,获得产品机构中各零部件的各种运动行为数据,并在虚拟环境中进行了运动仿真展示其运动学行为。该方法在虚拟环境下机械产品性能评测中得到应用,并利用某型号汽车的转向和悬架系统进行了验证。通过仿真实例表明,该方法具有较好的实用性和扩展性。     

悬架侧倾刚度分布对车辆瞬态响应的影响分析

建立ADAMS/Car整车仿真模型并试验验证,在此基础上,以汽车因数T.B.为车辆瞬态特性的评价指标,以弹簧刚度和稳定杆直径为变量进行正交试验设计,仿真出不同侧倾刚度分布对应的车辆瞬态响应。最后,应用线性回归分析方法,得到瞬态特性与设计变量之间的回归方程,并分析了设计变量之间的交互作用影响,为车辆侧倾刚度的匹配提供了重要依据。     

复杂产品虚拟样机元建模

为了有效地支持复杂产品虚拟样机的信息交换、共享、模型重用,以提高产品质量和效率,基于元建模理论,建立了复杂产品虚拟样机,设计了元模型。分析设计了元模型与学科元模型的映射关系,并实现了二者的转换,实例化得到虚拟样机运动仿真模型和优化模型。以某车辆自动变速器统一建模为例,说明了元建模在复杂产品建模中的应用,验证了统一集成建模的正确性、有效性与实用性。     

基于多重耦合聚类的复杂产品多变量联设计模型分解

为了提高复杂产品设计模型分解后的聚合度,提高复杂产品优化设计效率,提出一种基于多重耦合聚类的复杂产品多变量关联设计模型分解方法.基于敏感度计算和耦合特性分析,建立表征设计模型中设计变量与设计函数耦合关联、设计变量耦合关联、设计函数耦合关联等多重耦合强弱的综合耦合度矩阵.然后通过综合耦合度矩阵降维和耦合二元树构建,实现耦合度大的变量函数初步聚类;通过二元树分支间耦合度比较,实现变量函数集聚类.最后以二元树分支为可选分割点,以分解后模型聚合度最高为目标实现设计模型分解.以大型空分装备中填料设计模型分解和透平膨胀机设计模型分解为例验证了方法的有效性.     

基于近似模型的C96翻车机轻量化设计

针对大型翻车机多工况多变量强隐式约束的优化问题。文中建立了翻车机在不同工况下的有限元模型,并通过仿真评估确定了设计工况,同时借助主因素和主效应分析法分层筛选了优化设计变量,压缩了优化设计空间,基于拉丁超立方试验设计,构建了响应函数与设计变量间的近似模型以及翻车机整体结构的轻量化设计优化模型,最终实现了C96型翻车机的轻量化设计,相对原始设计质量减少12.9%。该方法可为多工况多变量的工程优化问题提供参考。     

CO2气体保护焊的焊缝形貌建模及虚拟化仿真系统开发

建立了CO₂气体保护焊工艺参数与焊缝几何尺寸(熔宽、熔深)之间的多层感知机神经网络预测模型,并基于焊接试验数据训练模型,确定了模型的数学解析式;通过分析焊缝截面和表面形貌特征,建立焊缝形貌的虚拟化仿真模型;通过python编程开发了焊缝形貌预测与虚拟化仿真系统。结果表明：所建立的多层感知机神经网络预测模型对熔宽预测的最大偏差为0.097 mm,模型拟合优度为0.999 269,对熔深预测的最大偏差为0.051 mm,模型拟合优度为0.999 567;建立了以焊缝熔深和熔宽为输入变量的焊缝截面形貌数学模型和以焊缝熔宽为输入变量的表面形貌数学模型。     

运动机构强度可靠性优化设计

研究的目的是建立一种运动机构强度可靠性优化设计方法.在用基本杆组法进行机构运动分析和动力分析的基础上,分别以构件材料强度、密度、截面尺寸为随机变量,机构质量为目标函数,可靠性指标为约束函数,构件截面尺寸为设计变量,将传统优化设计与可靠性分析相结合,建立基于基本杆组法运动机构强度可靠性优化设计的均值模型.以曲柄滑块机构为例,用一次二阶矩法进行实例仿真,得到设计变量的最优解.     

虚拟现实环境下载人机动装置仿真系统

系统地介绍了载人机动装置(MMU,Manned maneuvering unit)的虚拟现实仿真环境,建立了MMU动力学／运动学模型、推力系统模型。根据航天员太空行走的特点,建立了航天员多体模型,利用位姿跟踪设备记录操作者的肢体运动信息,并将该信息正确地映射为虚拟环境下航天员的肢体运动。所得到的运动信息实时参与航天员动力学／运动学计算,更加真实地反映出航天员太空行走过程。从虚拟样机控制系统的快速设计和仿真的目的出发, 建立了虚拟现实环境下MMU的分布式仿真系统。控制系统的设计和仿真在MATLAB/Simulink环境下完成,利用网络通信手段实现控制系统与MMU仿真主程序之间的协同仿真。     

Assembly design system based on engineering connection

An assembly design system is an important part of computer-aided design systems, which are important tools for realizing product concept design. The traditional assembly design system does not record the connection information of production on the engineering layer; consequently, the upstream design idea cannot be fully used in the downstream design. An assembly design model based on the relationship of engineering connection is presented. In this model, all nodes are divided into two categories: The component and the connection. Moreover, the product is constructed on the basis of the connection relationship of the components. The model is an And/Or graph and has the ability to record all assembly schemes. This model records only the connection information that has engineering application value in the product design. In addition, this model can significantly reduce the number of combinations, and is very favorable for the assembly sequence planning in the downstream. The system contains a connection knowledge system that can be mapped to the connection node, and the connection knowledge obtained in practice can be returned to the knowledge system. Finally, VC++6.0 is used to develop a prototype system called Connect-based Assembly Planning (CAP). The relationship between the CAP system and the commercial assembly design system is also established.     

基准定位的自动装配技术

提出了一种全新的模型自动装配策略,设计了具有通用性和完整性的产品自动装配模型,该模型引入装配接口概念,从装配关系出发,将产品自动装配模型划分为装配接口模型、定位关系模型和产品装配关系模型三个层次,主要解决装配信息的提取和独立于产品模型进行表达的问题。该技术也适用于模块化设计技术中接口模块的设计和实现,并可与现有的其它CAD技术结合使用。     

Associative assembly design features: concept, implementation and application

This paper presents a new type of feature, associative assembly design feature. Its concept, implementation, and application are introduced. This new feature allows the following associations: (1) between parts that have not been defined geometrically; (2) between geometric entities defining interfaces between parts; and (3) between part geometry and intermediate geometry used to define a part. The associations can be geometric or non-geometric. Our extension to traditional assembly feature properties allows product architectures to be defined using features. These architectures, in turn, can be used to constrain the modular design of assembly geometry. The application is a mould base library for injection mould design.     

敏捷化开发环境下产品装配建模研究

为了实现以自顶向下为主、自底向上为辅的双向产品设计方法,本文提出了一种面向产品族的混合装配模型。该模型由装配骨架模型、层次模型、约束关系模型、零件属性模型及参数化设计模型组成。通过引入高层次的装配骨架模型反映设计者的设计意图并自动向下游传播装配约束,实现自顶向下面向过程的设计方法;通过引入低层次的约束关系模型记录零件之间的各种约束关系,检验、改进和完成最终装配模型的重建,实现自底向上的面向结果的设计方法;通过引入参数化设计模型完成装配体的变形设计,实现以往知识的重用。最后用实例说明该混合装配建模方法的有效性。     

产品装配序列生成、DFA分析和装配仿真集成系统研究

提出了层次等级关联关系产品装配模型和新的DFA分析方法,它通过计算装配效率和零件功能难度比来评价产品装配性能,从产品并行设计要求,产品装配序列生成、DFA分析和装配仿真集成是开发先进的计算机辅助装配工艺系统（CAAPP）的关键。这里叙述了集成系统设计方法及已研制的适合减速器产品的系统功能、工作过程和示例。     

模具装配图参数化设计方法

针对模具装配图设计,在零件图参数化基础上,通过装配建模记录零件间的装配关系,从而在装配模型实例化时自动产生相科的变换矩阵;通过对装配尺寸,零件配合尺寸,零件尺寸及零件详细设计信息分级处理,来保证零件图和装配图的一致性以及在装配图设计的同时生成零件图。     

基于NSGA-Ⅱ算法的车身薄板零件公差优化

在汽车制造工业产品开发过程中,需要同时考虑质量与成本之间的矛盾。盲目提高质量要求,将使产品制造成本增加;随意降低成本,则有可能影响质量,导致客户投诉和返修率上升。首先建立概念设计阶段的装配偏差分析模型,用来分析车身装配质量;并选取指数函数作为公差成本函数,以此为基础建立多目标优化模型,然后采用NSGA-II算法优化各个零件的公差。最后利用车身侧围框架案例阐述零件公差分配过程,获得了多目标函数的Pareto解集,取得了较好的优化效果。     

计算机辅助创新技术驱动的产品概念设计与详细设计集成研究

针对计算机辅助创新(Computer-aided innovation,CAI)技术提出的创新概念方案不能顺利地输出给CAD系统的问题,从分析具备产品的功能信息及结构信息的CAD装配结构模型入手,通过建立产品装配结构的信息模型图,分析并确定装配模型存在的问题和冲突,然后应用计算机辅助创新(CAI)技术驱动的知识工程(Knowledge based engineering,KBE)及语义处理技术集成的创新技术进行解决,进而驱动产品结构设计,创新性地解决装配结构中存在的问题,形成从构思创新方案产生-形成知识-驱动结构设计的有机创新过程,初步实现了概念设计与详细设计的集成。进而建立了计算机辅助创新(CAI)技术驱动的产品概念设计和详细设计的集成过程模型,通过无磨损蝶阀产品的创新案例验证了该模型的可行性。     

基于关系建模法的面与面接触零件装配设计

介绍了在功能结构要求的基础上确立设计方案,采用关系建模法建立产品装配模型,并利用装配规划理论,对装配模型进行预顺序配置,产生预设计零件的雏形,确定出零件的功能关系及特征关系,以及实现零件信息与装配信息的准确描述等,并以实例说明了它们的应用。     

集成化产品装配设计与模糊评价方法研究

研究了集成化产品装配设计与模糊价方法。基于用户定义的特征,进行产品特征造型和产品装配设计,建立了产品实例库;基于产品实例进行参数化结构设计,自动生成产品的三维装配图;从ＣＡＤ系统中,对产品装配体进行了自动产品装配特征识别;基于所建立的产品装配模型自动产生品装配数据的中性文件。