机械优化设计软件包中的关键技术研究

从机械优化设计软件包的内容多样性要求和扩展性要求出发,利用面向对象设计方法把机械优化设计软件包分为3个相互独立又相互联系的对象：优化系统、模型诊断系统以及模型创建对象,对其总体结构进行了全新的设计。同时对优化模型诊断技术进行了研究,并赋予了机械优化设计软件的模型诊断功能。通过弹簧、轴承的优化没计,说明所建立的机械优化设计软件包是可行的、有效的,有较强的扩展性。     

振动机械结构优化设计的特性分析

介绍了铸造机械及振动设备产品结构优化设计的特性和研究对象，分析了优化设计的三要素在优化设计过程中展开的方案及措施。对提高产品性能和产品质量，促进优化过程再设计，提出一个合理化的分析方法。     

基于Pro/Mechanica的结构优化设计

介绍了Pro/Mechanica,并针对结构优化设计给出了具体设计步骤。以一扳手为例,在Mechanica模块下对其结构进行了灵敏度分析,通过灵敏度分析确定结构的重要设计参数,并以质量最小为目标函数,完成了结构的优化设计。研究表明利用Pro/Mechanica可以将设计和分析结合起来,实现智能设计,从而为解决其他复杂结构的优化分析提供了新途径。     

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。     

现代机械产品智能优化设计方法研究综述

在总结前人研究成果的基础上,提出了面向现代机械产品的智能优化设计法.该方法以智能机电液一体化机器为研究对象,以智能控制理论和方法为理论基础,可在设计过程中实现对现代机械产品的工作参数、工作过程、工作状态以及故障诊断等方面进行智能优化.通过对现代机械产品设计特点的具体分析,建立了智能优化设计法的理论结构体系,包括智能优化设计法的含义、研究目标、研究内容、理论基础和特点等内容.该体系结构的建立可促进智能优化方法的应用和发展,为现代机械产品的智能优化设计注入新的内容和活力.     

机械优化设计的遗传惩罚复合法

提出了遗传惩罚复合优化方法GPCM，并应用于平面铰链四杆机构设计。结果表明，该法可解决局部最优点和初始点选择问题，改进计算收敛速度和设计误差。为机械优化设计提供了新的参考。     

机床主轴结构参数优化设计

以机床主轴为优化设计对象,将优化设计思想与Matlab相结合,利用外惩罚函数法对机床主轴进行建模优化,求解出参数并用分支定界法确定主轴参数。然后运用ANSYS对其进行模态分析,分析了主轴的前6阶固有频率、振型和临界转速,验证了机床主轴结构优化设计的合理性,为机床主轴的结构优化设计提供参考和依据。     

牙嵌式离合器参数的优化设计

本文以牙嵌式离合器的优化设计为例，介绍了一种利用Microsoft Excel(电子表格)的规划求解命令进行数学模型的优化求解的新方法。利用本方法，在优化设计过程中建立数学模型后避开了较为复杂的选择优化算法和编制计算机程序，使优化设计这一现代设计理论和方法更易于在机械产品设计中推广应用，并发挥其在机械设计过程中的优势。     

注水井转阀式脉冲信号发生器的设计与优化

智能分层注水井井下测试数据需要无线向上传输,根据注入水流动特性和发生脉冲的基本原理,设计发生脉冲信号的转阀基本结构和形状。利用优化设计软件对其阀口机械结构、性能参数进行优化,对不同工况下的旋转扭矩和脉冲振幅进行了模拟。优化后的转阀阀口型线为扇形、阀口数量为4个,产生的压力脉冲幅值达到了0.8 MPa以上,能够在注水量只有50 m³/d的情况下实现井下测试数据的精确上传,为智能注水井实现无线传输提供了技术支撑。根据以上优化结果设计了一种能够把注入水作为动力传输介质的可以产生连续脉冲的注水井转阀式脉冲信号发生器,其传输方式为采用正脉冲向上传输。下一步将进行脉冲器的试制与室内试验,进一步优化其结构,达到现场应用需求。     

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。     

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。     

基于响应面法的金属打包机箱体结构轻量化设计

金属打包机是废旧金属回收行业的大型核心工程设备。为了提高金属打包机箱体结构的综合性能以及实现箱体轻量化的目标,提出一种基于响应面法的轻量化设计方法。基于板壳理论和力学模型分析建立危险工况的有限元参数化模型,以墙板厚度等尺寸作为设计变量,以结构强度、刚度和稳定性作为约束条件,并以箱体质量作为目标函数。通过灵敏度分析确定对目标函数影响显著的设计变量,再利用中心复合设计方法和克里金插值法得到拟合响应面模型,并采用多目标遗传算法对响应面模型进行优化。结果表明:在满足箱体整体综合性能条件下,优化后的箱体质量减轻了20.6%,优化效果显著,对其他工程设备的轻量化设计具有一定的指导意义。     

基于TOPO&DXVT的立式加工中心横梁复合优化设计

文章以VDBS65高速立式加工中心的横梁为例,提出了一种机床大件的复合优化设计方法.依托ANSYS软件现有的的拓扑优化(TOPOLOGICAL OPT)模块、变分优化(DESIGNXPLORER VTOPT)模块和静力分析(STATIC ANALYSIS)模块,分别对横梁进行了结构拓扑优化、尺寸优化和力学性能验证,具有一定的通用性.通过边界条件等效转化,将三维优化问题简化为二维,得到了清晰简洁的拓扑结构.通过尺寸优化在保证刚度的前提下实现轻量化设计,减重效果明显.论文的尝试对于高速移动部件的轻量化设计具有一定的借鉴意义和参考价值.     

基于有限元灵敏度分析的锻造成形微观组织优化设计

采用有限元、灵敏度分析与工程优化算法相结合的方法,以能充满型腔且少无飞边的终锻件的晶粒度分布均匀化为目标,以预成形形状为优化对象,对锻造成形过程的微观组织进行了优化设计。采用三次B样条函数描述预成形模具形状,并以B样条函数的控制点坐标为设计变量,给出了锻造过程微观组织演变的模型,建立了衡量锻件充型性能及微观组织分布均匀化的目标函数,推导了目标函数对设计变量的灵敏度,给出了优化设计步骤。并以一典型H型锻件为例,对锻件的微观组织进行了优化,取得了较好的结果。     

塑性成形工艺参数稳健优化设计方法

文章给出了一种适用于以尺寸和形状精度为控制对象的塑性成形工艺参数稳健优化设计方法。该方法针对塑性成形的尺寸和形状误差控制要求,根据稳健优化设计思想,以满意度或综合质量损失为目标,将成形工艺参数(包括变形参数和模具结构参数)作为可控因素,将材料的屈服强度、弹性模量以及摩擦系数等影响变形过程和制品质量的参数作为噪声因素,利用设计变量与综合质量损失之间的关系和实验数据,并通过回归分析方法,构建稳健优化问题的目标函数,从而将多目标优化问题简化为单目标优化问题。该方法在机械扩径工艺参数设计方面的应用结果表明,其优化效果好于非稳健优化设计方法。     

基于TX1600G镗铣加工中心的复杂箱体类零件加工工艺研究

箱体加工质量的优劣直接关系到箱体的装配精度与工作情况,同时对整个机械设备的使用性能、工作精度和使用寿命有着决定性的影响。主要从复杂箱体零件加工技术的要求入手,以TX1600G复杂箱体精密智能复合式镗铣加工中心为平台,从箱体零件在线检测系统的原点找正、基于内点惩罚算法的孔系加工优化、箱体零件加工工艺设计等方面对复杂箱体的数控加工加工工艺等进行分析。     

机械结构优化研究与实践

文章介绍了机械结构优化设计的基本概念。作者论述了如何基于有限元技术建立结构优化数学模型，如何进行灵敏度分析和优化分析，以及如何对优化解进行取舍。最后作者通过实例对某典型结构件的主要尺寸参数进行了以质量为目标函数的评估和优化。在确保该零件具有足够强度和刚度的前提下，实现了其重量的较大幅度降低。     

定子扇形片模具设计与制造

介绍了大型电机定子扇形片模具结构的设计,及零部件设计加工难点和解决办法。     

基于拓扑优化的薄壁零件装夹布局确定方法

在复杂薄壁件加工过程中,合理的定位点配置可以有效降低加工变形。为了解决薄壁件定位支撑结构的优化设计问题,文章建立了以刚度为目标函数,体积为约束函数的拓扑优化模型。模型将夹具与工件看作同一实体,采取多组件多约束的拓扑优化方法,利用大型商用软件Ansys Work-bench中的拓扑优化设计模块对零件的定位支撑结构进行拓扑优化设计,并对不同支撑条件的变形仿真结果进行了比较,证明了拓扑优化方法在夹具设计中应用的可行性。