基于响应面法的重载机械臂优化设计

对重载机械臂的三种典型工况进行有限元静力学分析,得到最危险工况.在满足强度和刚度的条件下,以伸缩臂轻量化为目标,对其截面尺寸进行优化.根据Box-Behnken试验方法对截面尺寸进行三因素三水平设计参数组合,采用含有交叉项的二次多项式构建响应面函数,利用最小二乘法进行回归,分析各参数与响应面的关系,得到截面最优参数组合...     

基于改进NSGA-Ⅱ算法的箱形伸缩臂多目标优化设计

从初始群体产生及交叉算子两个方面对带精英策略的快速非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)进行改进,对伸缩臂进行应力及挠度变形分析,得出应力及应变云图,以确保伸缩臂强度、刚度满足要求。以伸缩臂截面几何参数为设计变量,伸缩臂稳定性及自重为优化目标,利用i SIGHT软件将改进的NSGA-Ⅱ算法与Ansys有限元分析集成,以QY20汽车起重机伸缩臂为例,对起重机箱形伸缩臂进行多目标优化设计,得出Pareto前沿解,并与优化前的截面参数进行对比,验证了该算法的可行性。     

基于改进NSGA-Ⅱ算法的机械臂多目标轨迹规划

针对机械臂轨迹规划时需要满足高效率、低能耗、弱冲击等性能要求,提出一种改进的快速非支配排序遗传算法（NSGA-Ⅱ）。建立了端点运动参数可任意指定的7次B样条曲线方程,构造关节空间内光滑连续插值轨迹。以最短时间、最小能耗和最弱冲击为优化目标,以机械臂关节运动速度、加速度、脉动为约束惩罚,通过加入动态选择策略和模拟二进制（SBX）与正态分布混合交叉算子,建立了机械臂多目标轨迹规划的改进NSGA-Ⅱ算法,该方法具有搜索范围广、种群多样性质量高等优势。算例结果表明,所提出的改进NSGA-Ⅱ算法可以缩短迭代时间,得到更优的Pareto前沿。     

基于响应面法的多节伸缩臂设计优化

伸缩臂作为在施工作业的机械手臂具有广泛的应用,且其自重对支承它的下部构造也有至关重要的影响,故合理的设计伸缩臂结构在相应施工机械研发过程中占有重要地位。对于通常设计的伸缩臂在强度和刚度上有较大的富裕量,在满足力学性能的基础上,通过简化伸缩臂结构,建立有限元参数化模型,以伸缩臂的外形尺寸为设计变量,强度、刚度、承压稳定性为约束条件,整体重量为目标函数,利用ANSYS和ISIGHT软件,建立目标函数的二阶响应面近似模型,并运用遗传算法对模型寻优求解。研究结果表明,伸缩臂整体自重下降19.06%。相对于传统优化设计,效率和精度得到了明显提高,对同类伸缩臂结构优化设计方法对比及优选有一定的指导意义。     

基于响应面法的液压机械臂结构优化

为了减轻液压机械臂的自重,降低动力系统能耗,提高控制响应速度,文中采用基于响应面法的结构优化设计方法对某型机械臂进行轻量化设计研究。首先,选取机械臂板材厚度为待优化参数并使用拉丁超立方法进行试验设计抽样;其次,采用多项式拟合方法建立板材厚度和主臂最大米塞斯应力之间的响应面,代替有限元模型提高计算效率;最后,以主臂米塞斯应力为约束边界,以主臂轻量化为优化目标,采用蒙特卡洛法求解优化问题,得到最佳板材厚度。将优化后的参数输入到有限元模型中,验证优化结果的正确性。优化后,主臂总质量降低28%,达到了轻量化设计的目标。也为类似结构的优化设计,提供了良好工程案例。     

基于NSGA-Ⅱ算法的机械臂多目标轨迹优化

以HSR-JR612型机械臂为研究对象,针对机械臂运动过程中需满足时间消耗少、能量消耗低、平滑冲击小的问题,对其进行多目标轨迹优化研究。机械臂关节空间轨迹采用七次B样条曲线构造,采用具有精英策略的非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ),结合对机械臂的关节位移、速度、加速度和加加速度作出限制得到的约束条件,对机械臂轨迹进行优化,得到一组Pareto最优解集合。仿真结果表明,七次B样条曲线构造的机械臂关节空间轨迹速度、加速度和加加速度都连续平滑,保证了机械臂运动性能。在满足约束条件的前提下,NSGA-Ⅱ算法可对机械臂运动轨迹实现有效的多目标优化,获得一组理想的Pareto最优解集,并从中选取一个各项优化目标较为均衡的解作为多目标优化的最终解。     

基于NSGA-Ⅱ的发动机冷却风扇叶片优化设计

以UG和Fluent流体仿真软件为基础,进行发动机冷却风扇参数化建模和数值仿真研究。利用CAESES多学科优化平台,搭建发动机冷却风扇设计、仿真和优化一体化平台,基于响应面近似模型和多目标遗传算法NSGA-Ⅱ,对冷却风扇的流量和功率进行优化,实现流量提升9.81%,功率降低2.72%。     

一重载高速机械臂的结构与控制同时设计

拟订了机械臂的工作原理,建立了机械臂的受控动力学方程,运用优化算法设计了PD控制器的增益,计算了机械臂在不同角度下的刚体动力学响应。为了确定合理的机械臂截面尺寸,运用有限元法建立了机械臂的弹性动力学方程,求解了不同截面尺寸下的机械臂弹性动力响应,评价了机械臂的弹性振动。实践证明,所确定的机械和控制设计方案满足设计要求。     

基于Kriging模型与NSGA-Ⅱ算法的堆垛机结构优化设计

针对双高双立柱式堆垛机结构设计时存在的结构非线性与设计参数响应值之间复杂的隐式关系。采用三维参数化建模和最佳填充样本空间（OSF）进行试验设计,利用Kriging模型建立双高双立柱式堆垛机设计参数和最大应力、最大位移和质量之间的映射关系,通过精英保留策略快速非支配排序多目标遗传算法（NSGA-Ⅱ）,实现堆垛机结构尺寸、箱型梁壁厚的最佳寻优化方案,以满足强度、刚度、稳定性和优化设计目标。结果表明,采用该方法能够有效提高双高双立柱式堆垛机的静态结构优化设计精度和效率。     

基于模糊贴近度法的蜗杆传动多目标优化设计

常规多目标优化设计处理方法一般只能求出问题的若干有效解,为了从若干有效解中选择出最有效解,将模糊贴近度法引入多目标优化设计.以蜗轮齿冠体积最小、传动效率最高和中心距最小为目标,在保证蜗轮和蜗杆满足承载、强度及其他要求的前提下建立蜗杆传动多目标优化设计的数学模型,用改进遗传算法求得该问题的理想解和若干个有效解,采用正态模...     

基于灰色聚类法的蜗杆传动多目标优化设计

以蜗轮齿冠体积最小、传动效率最高和中心距最小为目标,在保证蜗轮和蜗杆满足承载、强度及其它要求的前提下建立蜗杆传动多目标优化设计的数学模型。用改进遗传算法求得该问题的理想解和若干个有效解,并根据灰色聚类法从中确定最有效解。整个求解过程和结果表明,这种多目标优化问题的解决方法既有理论依据又有实用价值,是一种值得推荐的设计方法。     

基于响应面法和遗传算法的孵育器多学科优化设计

针对恒温孵育器要满足重量小、温度均匀的设计要求,应用ANSYS和Matlab软件对孵育器进行了多学科优化设计。通过有限元分析,分别以目标区域平均温度和温度均方差为设计目标,通过采用正交试验设计方案采集数据,获取了响应面模型,并采用遗传算法进行了多学科优化设计。研究结果表明:响应面模型可以准确模拟有限元模型并用于优化设计,遗传算法可以用于有效解决多目标优化问题;该方法为多学科优化设计问题提供了解决方案。     

响应面法的温差发电器优化设计

为提高温差发电器的发电效率,同时保证整机轻量化,提出了以发电器结构参数为设计变量,以质量、排气背压和发电片两侧温度差为目标函数的整机多目标优化设计方案。首先利用中心复合设计法、有限元法分别进行设计点的选取与计算。其次利用响应面法构建设计变量与质量、温差、排气背压三个响应量的响应面模型,并进行了灵敏度分析。通过多目标遗传优化算法进行基于响应面模型的多目标优化,优化后温差发电器的发电效率提高了7.3%。最后对优化结果进行了可靠性验证。     

基于NSGA-Ⅱ的复摆式破碎机多目标优化设计

为提高复摆式颚式破碎机工作能力,以破碎生产率和动颚行程特性值为优化目标,对颚式破碎机进行多目标优化设计。以PE250×400型颚式破碎机为优化对象,以各构件尺寸为优化设计变量,建立机构参数、腔形参数及工作参数等约束条件,构建多目标优化设计模型,利用带精英策略的非支配排序遗传算法(NSGA-II)处理多目标优化模型,得到帕累托(Pareto)最优解集。通过对比两目标的最优解分布,确定出待优化目标间的相互影响规律,并从最优解集中选择出合理参数作为最终设计结果。分析结果表明:文中提出的优化设计方法在获得更大生产率的同时,有效减小了动颚磨损,实现了颚式破碎机的多目标优化设计。     

基于响应面法的桁架结构优化设计

基于数学分析的结构优化设计方法是建立在数学优化算法、结构分析和计算机技术上的优化设计方法。文章采用响应面法(RSM)对桁架结构进行优化,以有限元软件ANSYS为计算平台,以最小质量为目标、最大变形为约束,通过试验设计软件Design-expert建立了挠度与结构质量的函数表达式,求得最优解,并对结果进行了有限元分析与验证。针对同一问题,又采用ANSYS自带的优化程序,采用一阶优化方法,同样得到了优化解。对两种优化方法取得的结果进行比较,表明了响应面法在桁架结构优化问题中有很好的应用价值。     

基于NSGA-Ⅱ的多目标遗传算法通用涡旋盘的优化设计

利用非劣排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)对通用涡旋压缩机的动静涡旋盘涡旋体高度、涡旋盘主轴转角、涡旋型线基圆渐开角、涡旋型线基圆半径基本参数进行优化设计,使涡旋盘的径向气体力、切向气体力、倾覆力矩、自转力矩、能效比达到最优。给出了优化设计的遗传算法计算方法、数学模型、基于遗传算法数学模型、程序流程图、多目标优化结果。较其他优化方法,NSGA-Ⅱ能较好解决多目标非线性优化问题,最后用优化后的数据验证了该方法的有效性。     

基于ADAMS的机械臂结构优化研究

针对目前因多数国产机械臂的载重/自重比低而导致的机械臂运行过程中有效载荷低、运行稳定性差等问题,利用ADAMS仿真分析软件对机械臂结构进行优化,将提升机械臂的载重/自重比作为优化目标,将机械臂在移动过程中的位移量作为变量约束条件。根据优化结果分析,优化后机械臂的载重/自重比提升了约11.5%,且运行稳定性有了极大的提升,显著提高了机械臂的运行精度和市场竞争力,具有极大的应用推广意义。     

基于响应面法的机载光电集成箱优化设计

机载光电集成箱在战斗机飞行过程中面临振动、冲击等恶劣工作环境。本文旨在提高光电集成箱抗振动干扰能力和结构可靠性,以减少最大变形量和提升结构一阶模态频率为目标,对光电集成箱进行多目标优化设计。根据加速度过载极端条件对原始光电集成箱三维模型进行特定载荷下的静力分析和普通约束条件下的模态分析;采用最佳空间填充设计法（OSFD）法进行实验设计,提取结构设计参数并建立样本空间,响应面模型运用Kriging法进行构建;以最小化结构变形量、提升结构第一阶模态频率作为优化目标,以结构等效应力和质量为约束条件,运用MOGA遗传算法对构建响应面模型进行了优化求解,得到响应面模型最优解,最后对模型进行参数化重构和验证。优化结果显示：经过优化后的光电集成箱,最大变形量减少了44.02%,基频提高了33.6%,质量减少了8%,有效地提升了光电集成箱的动力学性能和可靠性。