面向机械多目标优化设计的满意优化研究

在机械多目标优化设计中,各子目标之间经常是相互矛盾的,从而导致全局最优解很难获取,甚至无法求解。基于满意优化原理,将多目标优化问题转化为求解目标函数的最大满意度的新问题,提出了一种多目标满意优化的设计方法。利用满意优化的设计方法,降低全局最优解的求解精度,加快解空间的收敛速度,提高了机械优化设计的速度和质量,从而获得了良好的优化设计效果。通过某机械结构的优化设计实例,验证了设计理论的正确性和设计方法的可行性。     

一种三自由度机械臂的设计与分析

设计了一种通用型三自由度机械臂,该机械臂的3个转动自由度相互垂直。详细设计了各关节的传动方案,并建立了系统的三维模型。根据机械臂的结构特点,建立了机械臂的D-H坐标系,对其进行正运动学分析。最后利用蒙特卡洛法对该机械臂的工作空间进行分析,得到机械臂末段执行器的工作空间,仿真结果与机械臂的设计参数相符,为该机械臂的优化设计及逆运动学分析奠定了基础。     

斗轮堆取料机前臂结构轻量化可靠性优化研究

针对斗轮堆取料机前臂轻量化优化设计过程中存在的不确定性，建立考虑结构参数、材料性能、负载以及代理模型不确定性的前臂轻量化优化设计方法。为提高计算效率，构造精度较高的Kriging模型。首先对前臂质量进行确定性优化，并将优化设计结果作为可靠性优化算法的初始值，在此基础上建立多因素不确定性优化模型。最后根据设计要求，考虑多种不确定性因素，对前臂质量进行了可靠性优化。结果表明：该方法大幅降低了前臂的质量，优化结果可靠性高。     

考虑柔性关节的刚柔耦合机械臂的优化设计

为了提高刚柔耦合机械臂的运动精度,抑制由柔性关节引起的振动。根据"线性扭簧模型"和有限元法,推导出机械臂柔性关节和杆件的动力学模型,找寻刚柔耦合机械臂关节阻尼参数与末端振动位移的关系。确定关节阻尼取值范围并将其作为设计变量,设计目标为机械臂的末端振幅,进行优化。使用ADAMS对已建立关节阻尼优化设计模型的刚柔耦合机械臂进行优化设计,得到最小振幅时最优阻尼。对比并分析机械臂高速和低速两种工况下的结果,并对机械臂进行附加强迫振动分析。验证了柔性关节对高速和低速机械臂末端运动精度均有不可忽略的影响,为带有柔性关节机械臂抑制振动,提高精度提供理论依据。     

基于粒子群算法的新型机械臂圆弧导轨优化设计

针对传统的机械产品设计过程周期长、效率低,很难在短时间内得到最优解的缺点,将粒子群优化算法引入一种用于康复机器人的新型机械臂圆弧导轨的优化设计中。通过机械臂的使用目的搭建机械模型,确定导轨设计中的重要参数作为设计变量,同时利用强度校核确定设计变量的边界条件,根据设计目的确立产品质量最小为优化设计的目标函数,利用粒子群算法快速、准确地获得合理的结构参数。实现了对新型机械臂圆弧导轨最优解的优选。     

大型机械结构件的多学科设计优化(MDO)研究

大型机械结构件的优化设计一直是结构优化设计的一个重要内容,而多学科设计优化(MDO)为其结构优化提供了一条更为系统、精确的方法。本文主要讨论和研究了大型机械结构件MDO中的一些关键技术问题,并以轻型货车EQ1060F驾驶室车身为例,对其进行了多学科结构优化设计,为汽车车身的设计提供了一条新的设计思路。     

简析等臂式三辊抱芯装置的设计

现行的等臂式三辊抱芯装置设计方法存在设计周期长、设计精度低等问题。为了优化设计方法,以机械原理为基础,建立了一种等臂式三辊抱芯装置数学模型,其结构设计为传动比为-1的四连杆机构;并利用Matlab优化工具对该模型进行了优化计算。通过优化设计,使等臂式三辊抱芯装置的实际中心与轧制中心重合度提高,传动条件改善,设计周期缩短,设备使用寿命提高。     

基于演化算法的复杂机械广义优化设计实现策略研究

针对复杂机械广义优化设计过程中优化模型不易获得这一难题，利用人工神经网络的高度非线性是非线性映射能力，将优化建模转换为求取设计变量到设计方案的映射关系，构建了复杂机械广义优化柔性建模方法；引入模糊评价理论，设计了基于演化计算的优化方法，给出了优化流程图。该策略特别适用于复杂机械概念设计阶段的方案优化。     

基于区间分析的机械结构稳健优化设计

为了提高机械结构稳健优化设计工程适用性,分析机械结构稳健优化设计过程,综合考虑目标函数和约束的稳健性、设计变量的离散性、设计变量区间的公差约束,建立基于区间分析的机械结构稳健优化数学模型,结合机械结构稳健优化设计特点,构建连续型设计变量和离散型设计变量二级稳健优化设计框架和流程,最后通过实例验证了该方法的有效性。     

煤矸分拣机械爪结构优化设计及有限元分析

以目前煤矸分拣生产线广泛采用的一种机械爪为研究对象,针对煤矸分拣机械爪抓取不牢固等问题,建立该机械爪的三维模型,在对其进行力学分析计算的基础上,使用Adams软件内置的OPTDES-GRG算法模块对机械爪进行结构优化设计,并用Workbenches对机械爪受力较大的构件和其整体结构进行了应力分析。结果表明,经过结构优化之后的手爪强度满足使用要求,力学性能有了显著提高。     

结晶器振动系统机电液协同仿真技术研究

连铸机铸坯质量的好坏与结晶器振动系统的工作性能关系密切,应用ADAMS建立了结晶器振动系统刚柔耦合机械模型,并在MATLAB中根据机械电气液压的关系,搭建了控制框图,利用软件之间的接口建立了结晶器振动系统协同仿真模型,并对正弦和非正弦信号下的结晶器动态响应进行了分析,该方法可以为冶金机电液设备的设计与优化提供理论指导。根据现场测试的数据,对振动系统刚柔耦合机械模型进行了验证,结果表明所建立的模型是正确的。     

基于有限元的140 kN摩擦焊机主轴箱响应面优化分析

以140 kN连续驱动摩擦焊机主轴箱为研究对象,应用有限元分析软件对主轴箱进行了静、动态相关特性的分析。为提高主轴箱综合力学性能,并实现主轴箱箱体材料的合理利用,以箱体壁厚等7个结构参数为设计变量进行了中心复合实验设计。根据得到的数据结果,基于Kriging插值法建立了主轴箱的响应面模型,并对各设计变量进行了灵敏度分析。利用多目标遗传算法完成了主轴箱的优化设计,与原结构方案相比主轴箱箱体减重16.6%,实现了焊机轻量化设计。经过对主轴箱响应面模型拟合精度的校验,验证了CCD实验法与Kriging插值法相结合可高效精准地完成主轴箱响应面模型的建立。因此这一优化方法同样适用于其他类型的机床零部件的设计。     

焊接结构抗疲劳优化设计方法及应用

焊接结构的破坏往往表现为焊接接头的疲劳破坏,提出考虑焊接接头疲劳损伤约束的焊接结构抗疲劳优化设计方法.根据国际焊接学会(IIW)的焊接接头与部件疲劳设计评估标准,基于Miner累积损伤理论,提出虚拟疲劳试验技术预测焊接接头的累积损伤,以焊接接头的累积损伤为约束进行抗疲劳设计,采用基于试验设计的近似模型优化策略提高计算效率.采用此方法对某焊接构架进行了抗疲劳轻量化设计,选取10个设计变量,进行120次试验设计创建Kriging近似模型,在近似模型上应用序列二次规划算法进行优化设计,在结构尺寸、应力及给定焊接接头累积损伤约束下,构架重量减轻11.6%.此方法为设计过程中保证焊接结构的疲劳可靠性提供了一种新途径.     

含微桁架填充的航空框梁结构拓扑优化设计

微桁架材料具有承载能力强、轻量化程度高、可设计空间大等特点,是航空结构设计应用中极具潜力的一类新型材料.在典型结构件中填充微桁架材料是实现轻量化的重要途径,而强大的拓扑优化技术提供轻量化设计思路.以典型航空框梁结构为研究对象,提出含微桁架填充的结构拓扑优化设计方法.首先对原有设计方案进行性能评估,获得进一步拓扑优化的性...     

典型液压机的3D打印模型结构设计研究

由于液压机零件多、尺度大,新产品研发、销售展示和教学实验中,采用3D打印技术可以缩短产品研发周期,降低制造成本。以三梁四柱液压机为例,从3D打印模型的机械强度、刚度、稳定性、材料节约性、整体美观性、实用性等要求出发,对模型结构优化、模型结构拆分打印、以及支撑结构优化等问题进行研究,提出适用于液压机3D打印模型的结构设计要求。     

基于模糊规则推理的注塑成型缺陷诊断及工艺智能优化

针对注塑成型缺陷成因求解的模糊性与不确定性,综合运用规则推理、模糊推理等人工智能技术,完成了注塑成型缺陷诊断及工艺优化系统的总体结构设计。通过采用规则推理和Mamdani模糊推理分别进行了注塑制品缺陷成因判定和工艺参数智能优化,详细阐述了模糊推理用于优化注塑成型工艺参数的整个过程。基于上述理论及VisualProlog应用平台,采用人工智能系统语言Prolog开发了注塑成型缺陷诊断及工艺优化专家系统,并给出应用实例。结果表明,此系统具备较好的注塑制品缺陷诊断及工艺优化能力,有一定的推广应用前景。     

压电磨削测力平台的有限元结构优化设计

压电磨削测力平台结构优化设计的核心是弹性环与传感器三向刚度相互匹配的问题。文章重点介绍了测力平台在力学建模过程中对弹性环刚度的定义，准确得出弹性环结构的优化边界条件。利用有限元分析法建立测力平台的三维实体参数化模型，完成测力平台弹性环的结构优化设计。通过性能标定实验验证，该测力平台的技术指标全面达到CIRP—STCC规定的动态型测力仪标准。     

遗传算法在盘式制动器优化设计中的应用

在机械优化设计中，传统的优化方法存在着求解过程复杂和寻优过程容易陷入局部最优解的问题。本文采用遗传算法将生物进化原理和最优化技术结合，使求解无需确定性规律，寻优过程得到简化，确保大概率地获得全局最优解，将其应用于盘式制动器的优化设计中，取得了很好的效果。     

单级圆柱齿轮减速器的优化设计

减速器是各类机械设备中广泛应用的传动装置.传统的减速器设计一般通过反复的试凑、校核确定设计方案,虽然也能获得满足给定条件的设计方案,但一般不是最佳的.论文通过设计变量的选取、目标函数和约束条件的确定,建立了单级圆柱齿轮减速器的优化设计的数学模型,最后借助MATLAB 的优化工具箱进行了优化计算,给出了优化设计程序,得到了优化参数.通过对结果进行比较,该方案的设计减速器的体积比原来的设计方案下降了25%.