随机优化模型及其应用

本文首先提出了工业产品零件参数设计的随机优化模型,然后根据所建优化模型利用Ｍａｔｈｅｍａｔｉｃａ软件包编程进行随机模拟,确定了粒子分离器的七个零件参数的标定值和容差分别为μ１＝０．１１５,Δ１＝０．００５７５;μ２＝０．３４５,Δ２＝０．０１７２５;μ３＝０．１１５,Δ３＝０．０１１５;μ４＝０．１１５,Δ４＝０．０１１５;μ５＝１．７２５,Δ５＝０．１７２５;μ６＝１８．４,Δ６＝１８．４;μ７＝０．８６２５,Δ７＝０．０４３。此时一件产品的平均总费用为２６２元,而按原参数设计,一件产品的平均总费用为２７７５元。按照本文提出的参数最优设计方法,每件产品的平均总费用可降低２５１３元。     

零件参数的设计方案

本文解决了零件参数设计问题.设一件产品由N个零件组成,这件产品性能的某个参数取决于这N个零件的参数.每个零件参数包括两部分,即标定值和容差.本文对所给的具体问题给出了一种设计方案的非线性规划方法根据所给的经验公式求得了7个零件的标定值,并在此标定值基础上进行随机模拟,按总费用最小的原则找到了容差等级的最优组合.在本方案中标定值接近直值,容差等级的选取满足最优,总费用大约40万元,比原设计方案的总费用节约了近300万元.在此具体问题的基础上,应用数理统计中随机取样,参数估计,假设检验及回归分析的方法给出了一般零件参数设计所遵循的通用方法.     

零件参数最优设计

本讨论了产品参数设计的最优化方法，给出了一般零件参数的最优化设计方法的非线形规划模型。并利用计算机的数值计算能力和Maple数学软件设计程序找出了一组最优的零件设计参数（包括标定值xi，容差等级σi）。     

机械零件参数的优化设计

在对零件参数给出合理假设的基础上，利用概率统计方法建立了随机优化数学模型。通过分析各零件参数对产品参数的弹性，合理选取步长和容差等级，在满足约束条件的情况下利用数学软件编程，快速搜索得到满意的参数标定值和容差等级。     

多目标同步优化设计法

对于不可计算性项目，通常用二步法进行参数、容差优化设计。该文通过选择新的指标体系，用正交试验来获取数据，以逐步搜索法得到好的参数搭配，再利用定理１中的样条函数，求得各因子的公差，从而完成了参数、容差同步优化。文末用实例阐述了此法，更有力地证明“多目标同步优化设计法”是有效的。     

零件参数设计的数学模型

在同时考虑组成零件的成本尽可能低和产品损失费用尽量少的条件下来求最优参数设计方案（包括标定植和容差）,并与原设计比较。在各个标定值容许的范围内选定一组,考虑各个零件不同容差等级搭配时的情形,然后用计算机模拟出这种动态过程,求得了最佳的参数设计方案,并考虑不同情况,建立了２个模型：在严格要求公差与配合的情况下的参数设计方案（即模型１）和在不考虑公差与配合的情况下的方案（模型２）。     

电路元件参数中心值与容差的优化设计

本文提出对电路元件参数中心值与容差进行初始优化,使得初始电路元件参数中心值接近于可行域中心值,初始容差域与可行域大小相当,以减少统计分析迭代次数,提高设计结果精度.同时提出一种产品合格率对元件参数中心值与容差的导数的简单估算方法,这样节省计算成本.并给出了一种实用算法.     

基于置信水平和熵权法的参数和容差经济性设计

为降低生产运作成本并提高产品稳健性,需要对产品系统进行参数和容差的经济性设计.本文考虑模型参数不确定性和质量损失函数系数对优化结果的影响,从质量损失成本和容差成本的角度,提出了基于置信水平和熵权法的参数和容差经济性设计方法.该方法分为两个阶段:在参数设计阶段,根据因子响应试验数据构建质量特性的响应曲面模型,进而得到质量特性规格限为约束区间的置信水平计算公式,再通过最大化置信水平得到最优设计变量;在容差设计阶段,构建质量特性的均值方差关于设计变量和容差的模型,同时根据容差成本试验数据构建容差成本模型,再采用熵权法计算质量损失函数系数进而构建总成本函数,最终通过最小化总成本计算最优容差值.本文以树脂生产过程的胺添加试验为案例,系统地研究了温度、搅拌速度和添加速度这三个设计变量对树脂粘度的影响.结果表明,与已有方法相比,通过本文方法所确定的最优设计变量及其容差值,减少了模型参数不确定性对优化结果影响,同时降低了质量损失和容差成本.     

飞机装配容差分析技术研究

飞机装配容差分析可以预估实际产品能否满足设计要求,在优化制造方案与容差分配方案、保证飞机装配质量、降低成本、缩短研发周期等方面起着非常重要的作用。在整理飞机装配容差分析工作流程的基础上,对飞机装配容差分析关键技术进行了研究,包括如何定义设计基准体系、如何选用容差累积计算方法。阐述了定义基准的常用方法,总结了定义设计基准体系的原则,并对某机身段工作包航向基准面定义方案进行了比较分析。总结了目前飞机装配容差分析领域采用的容差累积计算方法,对各种方法进行了对比分析,并给出了选用容差累积计算模型的考虑因素。     

带通滤波器的相位一致性分析与可制造性仿真

相位一致性是常规电路设计中不会考虑的一个特殊问题．介绍了对相位一致性有严格要求的带通滤波器．实际生产中，由于元器件参数的容差导致的相位不一致性严重地影响了生产成品率．定量分析了由相位一致性决定的生产成品率与元器件精度的关系，完成了元器件的容差设计和产品的可制造性分析．     

关于电路元件参数容差分配的优化算法

本文给出了在电路元件参数的设计中心值和特性指标函数的容差范围都确定的情况下，保证百分之百合格率的电路元件参数容差的优化算法。     

可调油压减振器的稳健设计

为提高可调油压减振器阻尼性能,并降低其制造成本,提出一种基于优化设计的油压减振器稳健设计方法.对于加工精度要求较高的阻尼阀件,该方法依据流体动力特性、阻尼调节原理和动态特性要求分析并选定敏度参数后,以加工成本和产品性能及其稳健性为优化目标,设计参数及其容差为优化变量,建立了可调线性油压减振器的稳健设计模型.研究结果表明,应用该方法合理分配设计参数的容差,可使加工精度要求降低,性能稳健性提高.     

零件的参数设计

本文采用随机模拟模型、非线性规划,实验设计,线性规划及线性回归寻求模型等数学方法,利用数学软件CINO、MATLAB及C语言程序进行运算,对组成产品的零件参数设计问题进行了详细的讨论,并且给出了具体的解题方法,以我们所求最优标定值为前提,以总费用最低为目标,得出了最优设计方案,其结果符合题目要求,且远优于原设计方案.     

基于本体的轴类零件外圆工序尺寸参数的自动生成方法

针对轴类零件外圆工序尺寸参数人工选择的低效率和不确定性及相关工艺知识在异构CAPP系统间难以共享与传输的问题,提出了一种基于本体的轴类零件外圆工序尺寸参数的自动生成方法。根据轴类零件外圆工序尺寸参数生成过程涉及的设计特征分析、加工方案推理、工序尺寸参数选择等过程知识,构建由零件结构层、设计特征层、特征映射层及加工特征层组成的知识表示模型。利用网络本体语言OWL对知识模型进行本体表示,构建外圆工序尺寸参数生成的元本体模型。采用语义网规则语言SWRL构建与外圆工序尺寸参数生成过程相关的推理规则,设计了外圆工序尺寸参数的自动生成算法,利用Jess推理机实现了外圆工序尺寸参数的自动生成,并通过实例验证了该方法的可行性。     

装配产品的变型设计研究

针对装配产品变型设计过程中的尺寸约束问题，提出了装配产品中零件的信息模型.研究了装配产品变型设计的基本原理，根据装配产品构成零件之间的配合关系类型，定义了一组基本的约束集，建立了反映各个约束集中构成零件之间关联关系的尺寸关系模型，与事物特性表技术相结合，实现了装配产品从上至下的变型设计过程，并以装配产品承载轮系为对象进行了验证.结果表明，零件信息模型和装配产品构成零件之间的尺寸关系模型满足变型设计过程中尺寸传递的需求，可以支持装配产品的变型设计.     

机械零件制造成本估算系统

机械零件制造成本是评价零件可制造性的1个指标，对产品设计是1种反馈．通过产品制造成本的核算可以使设计人员在产品设计的早期阶段了解产品的制造成本，及时改进设计以降低成本,准确、快速估算制造成本，不仅便于企业的生产活动的控制和管理，而且直接影响企业对市场的分析和产品数据的一致性．与以往传统的核算方法不同，采用的基于特征的神经网络制造成本估算方法，避开了设计参数到成本参数之间复杂的非线形映射关系，实现了零件制造成本早期估算，以回转类零件为例，对基于特征的神经网络成本估算方法进行了实例应用验证和分析。     

正交优化法在区域供冷系统管网优化设计中的应用

以管网年折算总费用最低为目标,选取管径、冷水流速、管道保温层厚度作为优化变量,将用户冷负荷需求和合理冷水流速范围作为约束条件,建立区域供冷系统管网优化目标函数,并采用正交优化方法进行优化计算。以株洲市神农城区域供冷管网为例进行计算,结果表明:管网设计参数对管网经济性的影响排序依次为:d(管径)、v(流速)、δ_t(保温层厚度),且三者都是不可忽视的主要因素;株洲市神农城区域供冷系统管网优化设计参数组合为d_e=300 mm,v_e=1.06 m/s,δ_(te)=0.057 m,年折算总费用为282 729元;正交优化法可以作为区域供冷系统管网优化设计的工具,适合一般工程技术人员使用。     

同构零件的三维参数化系统的开发

提出了一种同构零件的三维参数化设计方法。这种方法从基于Solidworks开发的零件库中依据编码查找出同构零件,直接从数据库中调用参数生成新零件,能有效地避免重复工作。新零件可以在三维环境中进行模拟装配和机械运动实验,可进一步检验设计合理性,为改进设计提供依据。     

循环流化床U型细灰分离器中气固多相流动的数值试验研究

本文应用计算机辅助的优化(CAP)方法和脉动频谱随机轨道模型(FSRT),数值试验了U型细灰分离器中的气相动力场和粒子运动场,得出了U型分离器中气体的运动情况,粒子的运动轨迹以及分离效率,提出了较佳的结构参数和运行参数。数值试验结果与实验吻合较好。     

汽车塑料闸瓦钢背的弯曲模设计

通过对汽车塑料闸瓦钢背的弯曲模的研究分析,设计了一副新颖而适用的弯曲模具。详细地阐述了模具成型、零件及模具主要零部件的设计过程、重要零件的工艺参数的选择与计算,并对装配、试模做了简要介绍。实践结果表明:设计采用的一次成型的转轴式压弯模,比传统的模具提高了生产效率,满足了产品加工和质量要求。