机器人手腕结构的优化设计

本文以某机器人为例，对手腕结构的几何优化设计进行了研究。选择手腕重量为目标函数，以夹紧力、油缸强度、安装工艺要求等为约束条件，建立起非线性规划的数学模型。采用复合形法求解，编制了ＢＡＳＩＣ语言程序。对传统的复合形法作了改进，提出了确定搜索方向的一种新方法。优化设计后的手腕结构紧减、重量轻巧，性能得到改善。     

带式运输机传动齿轮的优化设计

本文以带式运输机为例对齿轮的结构参数优化设计进行了探讨。提出了用曲线拟合法建立优化设计数学模型的方法。应用复合形法在 IBM—PC 型电子计算机上寻优计算,获得了最优设计参数,齿轮重量比常规设计减轻了17.8%。本文提供的齿轮优化设计的建模方法对于各种机械的传动齿轮都具有普遍意义。     

圆柱齿轮减速器的优化设计

以二级圆柱齿轮减速器的总中心距最小作为设计目标,选取齿轮齿数、模数、传动比和螺旋角作为设计变量,建立了齿轮减速器优化设计的数学模型,应用复合形法对减速器进行优化设计,得出了优化结果.实例计算表明,采用复合形法得出的优化结果明显好于常规设计方案.     

基于VB的圆柱螺旋扭转弹簧的优化设计

建立了圆柱螺旋弹簧重量优化设计的数学模型。针对此数学模型的特点,采用优化方法中的直接解法——复合形法,对圆柱螺旋扭转弹簧重量,进行了优化设计,并借助于计算机编程软件VB进行了寻优计算,编写了优化设计程序,得到了满足实际需要的最优化参数,并利用VB软件制作了友好、方便直观的界面,最终生成了小型通用应用软件,可供用户输入。     

热力复合作用下的典型弹箭结构优化设计

以气动力热影响较大的典型弹箭结构为研究对象,研究热力复合作用下的典型弹箭结构在结构性能约束下,以减轻结构重量为目标的结构优化设计方法。通过Isight优化设计平台集成Ansys,并利用Ansys的APDL参数化建模技术和热力复合加载分析技术,建立了典型弹箭结构的仿真模型。典型算例的结果表明:优化设计后,在满足强度、刚度条件下重量减轻了19.8%,减重效果明显,验证了模型的合理性和方法的有效性,对典型弹箭结构分析模型建立和优化设计提供了参考。     

振动板减振降重多目标优化设计研究

减振降重设计是结构设计的重要内容之一,优化设计可在设计阶段通过对模型的定量修改, 获得理想的减振降重效果.基于有限元直接法计算振动板的频率响应,以板局部厚度为设计变量,计算振动速度对板局部板厚度的灵敏度;以振动板各节点振动速度平方和及重量的加权和最小化为目标,建立减小振动板振动速度和重量的多目标优化数学模型,用可行方向法实现优化设计.以两端固支振动板为研究算例,对其在1 Hz～200 Hz的振动速度和重量实现多目标优化;当权重系数相同时,各节点的振动速度都得到降低,降低最大值达0.228 m/s,同时结构重量减小了46.6 N.实例结果表明,优化设计通过对结构重量的重新分布, 可在较宽频段内同时减小结构振动和结构重量.     

斜齿圆柱齿轮减速器的优化设计

提出了一种基于复合形法的斜齿圆柱齿轮减速器的优化设计方法,以体积最小为优化设计目标,给出了优化模型,最后通过实例证明了这种优化设计方法的优越性。     

大展弦比飞翼结构拓扑、形状与尺寸综合优化设计

为解决机翼结构布局优化设计问题,提出一种两级三层优化设计方法.第一级采用拓扑优化手段得到翼梁的大致位置与数目,将基于RAMP插值模型的变密度法与NASTRAN的有限元分析功能相结合,对机翼结构进行拓扑优化设计;第二级在第一级优化的基础上进行形状优化和尺寸优化的综合优化设计,将复合形法与NASTRAN改进的可行方向法相结合,分别优化翼梁的位置和机翼各元件尺寸, 最终完成机翼结构的布局优化设计.通过对大展弦比飞翼结构优化说明,文中所提的两级三层优化方法是可行和有效的,有着很好的推广应用价值.     

散热器的优化设计

本文以给定材料体积下散热量最大为目标函数,并考虑空间、制造方面的限制,建立了比较符合工程实际的散热器优化设计数学模型,进而利用复合形法对模型进行求解,得出了在一定边界条件及约束条件下,散热量量大的散热器结构尺寸,并在微机上开发了一个能应用于工程实际的散热器优化设计软件。     

按摩机器人捏拿机构的优化设计

基于按摩机器人捏拿机构的运动特点,运用复合形法,以满足机构运动要求和结构紧凑为优化目标,建立了机器人捏拿机构的数学模型,采用编写的复合形法程序,对捏拿机构进行了优化,获得了机构设计变量的最优解。把优化结果应用到按摩机器人设计中,验证了该优化设计能满足设计要求。     

基于复合形法的转管武器驱动机构优化设计

曲柄连杆机构是内能源转管武器的重要驱动机构。以曲柄连杆机构参数为优化变量建立了优化设计数学模型。运用复合形法,经过优化计算求得的曲柄连杆机构参数提高了内能源转管自动机运动的平稳性。该方法对研究曲柄连杆机构的结构参数设计具有较普遍的适用性。     

基于灵敏度分析的桁架结构动力学尺寸优化

以桁架结构杆件截面尺寸参数为设计变量,以结构重量为目标函数,以结构的固有频率为约束条件,建立桁架结构的动力学尺寸优化设计数学模型.通过推导固有频率和结构重量对杆件截面尺寸的灵敏度,确定优化杆件及优化步长,建立了结构尺寸优化设计方法并制定了在ANSYS软件中的实现方案.方法能有效地改变结构固有频率,避免处于动载荷作用下的结构因发生共振而破坏.最后,使用数值算例验证了优化方法的有效性.     

空铁Y形立柱金属结构多层轻量化设计

空铁作为新型交通方式得到了迅速发展,为实现空铁线路中Y形立柱金属结构的轻量化设计,对线路中的Y形立柱进行了参数化建模,并充分考虑其结构刚度、强度及支腿稳定性对线路安全性的影响,利用ANSYS有限元分析软件分别运用零阶优化方法与多层优化设计方法对Y形立柱金属结构进行优化设计。由优化结果可知,在满足设计要求下,与优化前相比采用零阶优化方法与多层优化设计方法的金属结构重量分别减轻了11.3%和13.8%,在支腿稳定性校核中分别降低了12.1%和24.4%,使结构更加趋于安全。综上所述,多层优化设计方法更适合对Y型立柱进行优化,基本满足降低金属结构重量,提高支腿稳定性的要求。     

随机参数轴盘扭振结构系统动力特性优化设计

研究具有随机参数的轴盘扭转振动系统动力特性的可靠性优化设计问题。给出在考虑结构材料密度和切变弹性模量为随机变量时,结构系统动力特性数字特征的计算方法,建立以轴和盘的几何尺寸为设计变量,结构总质量均值极小化为目标函数,满足基频或频率禁区可靠性约束的结构系统动力优化设计数学模型,利用复合形法求解。通过算例表明该模型和方法是合理与有效的。     

加筋圆筒结构重量和屈曲承载力关系的量化分析

加筋圆筒结构对轻量化程度要求高，通过量化分析其屈曲承载力与重量关系为工程早期设计提供参考。首先，探究了加强筋数量或截面类型等单因素变化引起的结构重量变化对其屈曲承载力的影响。进而，以加强筋数量、截面类型、尺寸为设计变量，约束屈曲承载因子下限，建立结构重量最小化的优化模型，探究这些多因素同时变化时加筋圆筒结构重量和屈曲承载力关系。在此分析和优化设计中，采用有限元法计算结构屈曲承载因子，为了获得屈曲承载力和重量关系，在优化设计中引入不同屈曲约束下限获得多组优化设计解，基于最小二乘法拟合出结构屈曲承载力和重量关系曲线。结果表明，在给定设计域、边界约束、载荷工况下竖向加强筋比周向加强筋对结构屈曲承载力影响大，加强筋不同截面类型与重量变化关系不同。结构屈曲承载力与重量关系曲线为非线性，随着结构重量增大屈曲承载力增大，但其增大的幅度逐渐减少。     

基于PSO的波纹管结构完整性设计

作为工程上应用广泛的波纹管,其结构完整性设计即是在满足疲劳寿命、强度、稳定性、刚度、生产工艺及补偿量的条件下,设计合理的波纹管结构参数.以单位重量下波纹管的补偿量最大为目标,建立波纹管结构完整性优化设计模型,采用优化领域的最新研究方法一粒子群算法(PSO)实现其结构参数优化设计.并给出了具体应用算例,其结果显示使用方法设计出的波纹管性能比在用的波纹管性能更佳,表明提出的波纹管结构完整性优化设计模型正确,使用PSO法求解波纹管结构优化设计高效、可行.     

二级圆柱齿轮减速器优化的数学模型

对二级圆柱齿轮减速器进行多目标优化。建立了以二级圆柱齿轮减速器结构参数的多目标优化数学模型。该问题是一个具有四个设计变量、八个不等式约束、三个分目标函数的多目标函数的优化设计问题。采用复合形法对实例进行了结构参数的优化计算,结果表明优化计算是可行的,效果是显著的。     

考虑连接性的三明治阻尼复合结构拓扑优化设计

三明治阻尼复合结构的力学性能取决于阻尼层材料的性能,综合考虑该结构的阻尼性能和可制造性要求,提出了一种面向结构宏观性能并考虑连接性的三明治阻尼复合结构拓扑优化设计方法。以最大化结构模态阻尼比为目标,考虑微结构刚度相材料的连接性,通过组合强制性连接约束法和非线性扩散法,构建了连接性约束下的阻尼复合材料微结构的优化设计模型,并结合3D打印技术实现了三明治阻尼复合结构的制造。运用所提方法对典型结构进行优化设计,得到了刚度相保持连接的阻尼复合结构,且优化后的结构阻尼变大,结构的频率响应变小,实现了三明治阻尼复合结构材料结构设计制造协同优化设计。仿真和实验结果表明,在微结构上存在最优的阻尼材料体积分数使优化后的三明治结构频率响应最小。     

六自由度工业机器人手腕分析与优化综合

本文分析了用于六自由度工业机器人的球型手腕, 这种手腕具有结构紧凑, 姿态范围大, 定位精度高等特点.在运动学分析的基础上, 研究了手腕定位精度与各关节参数精度误差之间的关系, 给出了完整的误差数学模型, 借助于此模型通过优化设计, 得到了各关节参数精度的合理分配, 为机器人机械结构及控制系统的精度设计提供了依据.文章阐述了使机器人实现快速响应, 提高定位精度的优化设计方法.     

金属切削用量的智能选择与优化

介绍传统选择切削用量的过程和存在的缺点,并提出切削用量优化设计方法.首先确定目标函数,再建立约束条件,然后进行优化设计,因为目标函数为多变量,非线性,约束条件多而复杂,采用直接搜索分层迭代法,对多个复合形计算,并取各复合形中最好与次好点组成新复合形后进行第二层迭代,获取全局最优解.