救生艇双转裙对接装置样机的研制及其试验研究

为解决纵横倾角较大的失事潜艇救援对接极为困难的问题,研制一种具有2自由度活动转裙的新型水下对接装置.根据装置的工作原理,建立转裙对接运动学模型,确定其可行的作业范围,并对救生艇对接时转裙位姿的调整进行仿真.研究转裙转动关节传动的结构形式及其密封原理,进行转裙总体结构的虚拟样机设计,给出转裙重要的技术参数.设计的转裙液压驱动系统,实现样机运转灵活、速度平稳、位姿调整方便精确.进行样机的耐外压与水密试验研究,试验结果表明转裙的密封性能、强度及稳定性均达到了设计水深指标的要求.利用该装置可实现对接裙口的方位在一定范围内连续调整,可较好地实现在大倾角、大海流、低能见度工况下的对接作业,提高潜艇救援对接的效率和成功率.     

双球壳转动式对接裙运动学及水密性分析

为了解决失事潜艇存在较大横倾角和纵倾角难以对接的问题,研制一种双球壳转动式对接裙。根据该对接装置的工作原理,推导出对接裙的位姿方程和运动学模型,并根据其运动学模型得到失事潜艇在不同纵横倾角时方向裙和角度裙所需转动的角度。研究了关键转动关节的密封结构及密封原理,其中采用Yeoh模型作为O型密封圈超弹性本构关系曲线拟合相应材料参数,对密封结构进行了有限元仿真分析,得到了危险截面所在位置,通过对危险截面接触应力的分析验证了密封结构的合理性。利用该对接裙可完成失事潜艇倾角大、海流强、能见度低的工况下的对接任务,可大大提高救援成功率、降低救援难度。     

某差速器壳体有限元分析及多目标优化

以ANSYS Workbench有限元软件为平台,建立某型车差速器壳体的参数化模型,结合车辆的实际使用情况,对容易出现失效的工况进行有限元分析。在输出扭矩最大处进行静态分析、模态分析,确定差速器壳体的设计变量、约束变量以及目标函数。为了尽量达到目标的最优化,采用多目标优化的方法,对差速器壳体的重量和动静态特性进行优化,最后用层次分析法确定优化的最优解,对结果圆整,并重新进行分析,使产品的多项性能都得到了不同程度的优化,从而结构更加合理,也为类似产品的设计改进提供一定的参考。     

DPF结构参数多目标优化

以提高DPF捕集与再生性能为目的,进行柴油机颗粒捕集器（DPF）结构参数优化。以一款重型柴油货车为对象建立DPF性能仿真模型,基于车辆高速路行驶工况与发动机排气数据,仿真分析得出DPF载体长度、载体直径与捕集压降正相关,与到达峰值捕集效率时长负相关,孔目数、壁厚则相反;载体直径、孔目数、壁厚均与再生峰值温度负相关,载体长度、载体直径、孔目数、壁厚均与再生时长正相关。运用人工神经网络方法建立DPF结构参数与捕集再生性能参数间关系模型用于结构参数优化研究,采用多目标遗传算法寻找DPF最优结构参数。得到的优化后DPF载体长度缩短15%、孔目数减少33.3%、DPF捕集压降降低5.6%、达到峰值捕集效率时长缩短11.7%、再生时长缩短3.1%,再生峰值温度降低1.4%,DPF结构变小、捕集与再生性能优化明显。     

悬架参数多目标性能优化

以多体动力学理论为基础,利用机械动力学分析软件ADAMS建立某轿车的整车虚拟样机模型。研究悬架系统对乘员舒适性及车辆对道路破坏程度的影响规律。根据行驶平顺性和道路友好性各自评价指标进行了数值计算,分析了行驶车速、悬架弹簧刚度和减振器阻尼对车辆平顺性和道路友好性的影响,最后得到了优化的悬架参数。通过比较优化前后的车辆对道路的动载荷,提出了对车辆悬架设计与使用方面的有益建议。     

基于正交试验法的喷丸工艺多目标参数优化

结合正交试验法和显式动力学分析软件ANSYS/LS-DYNA对不同工艺条件下的喷丸过程进行模拟分析,运用综合评分法对喷丸后的工件表面层残余压应力层深度、表面残余压应力、最大残余压应力值深度及最大残余压应力值4个目标值进行综合评判。通过对综合目标值的极差分析,确定弹丸直径、冲击角度、冲击速度、搭接率、同一位置的冲击次数、弹丸与工件的摩擦因数,以及弹丸材质7个喷丸工艺参数对综合目标值的影响程度,通过综合评判结果分析得出最优的喷丸工艺参数组合方案,并对该工艺参数组合方案进行模拟验证。     

电动汽车动力系统参数多目标优化方法

提出一种以电动汽车的综合性能需求为驱动,基于质量功能展开和径向基函数的动力系统参数多目标优化方法。以包含成本、工况能耗和续驶里程等的综合性能最优为目标、以动力系统部件特征参数为设计变量,建立动力系统参数多目标优化的数学模型;基于质量功能展开建立整车性能需求和技术特性指标的耦合模型,确定子目标函数的权重系数;基于Modelica建立整车性能仿真模型并构建工况仿真的径向基函数响应面模型;采用模拟退火算法进行动力系统参数的综合目标优化设计。以某款电动汽车进行实例验证,优化方案的车辆综合性能提升了6%,证明了研究方法的有效性。     

立式振动磨关键结构参数的多目标优化设计

以获得立式振动磨最佳粉碎效果为目的,建立了立式振动磨参数化仿真模型,采用拉丁超立方方法生成样本数据,构建了立式振动磨响应面近似模型且其精度达到可接受水平。以振动强度、撞击力最大,研磨介质体积最小为目标函数,采用多目标遗传算法NSGA-Ⅱ对响应面近似模型进行多目标优化设计,得到Pareto最优解集和Pareto前沿图,为立式振动磨结构设计和参数选择提供理论指导。最后,通过立式振动磨的优化算例说明了该方法的有效性。近似模型方法能提高优化效率,且该研究也为其他复杂模型的设计优化问题提供了一种方法。     

柴油机燃烧系统多参数多目标优化研究

针对直喷柴油机燃烧系统多参数间存在的非线性现象,采用响应面法对其进行多参数多目标优化研究。该研究以双ω燃烧室结构、喷油夹角、供油始点、涡流比为因子,以燃烧指示功率、NO比排放和碳烟比排放为评价指标。首先利用正交设计,利用方差和极差分析筛选了燃烧室结构和喷油夹角优化方案;其次对供油始点和涡流比进行了多参数二次响应面全局寻优研究,得到2种满足功率和排放的优化方案并与原机方案进行性能对比分析。结果表明,喷油夹角为130°的1号燃烧室具有较高燃烧指示功率与排放性能。涡流比在1.6附近时燃烧指示功率取得最大值,且小涡流比对NO排放改善显著。     

直流式旋风分离器参数优化仿真与试验

为了在产品方案设计阶段验证直流式旋风分离器性能,利用罗辛-拉姆特函数对试验粉尘(ISO 12103-A4)粒径分布进行拟合。利用Fluent软件对直流式旋风分离器进行性能仿真,为满足分离效率不低于85%,降低流阻的需求,利用Optislang软件对旋风分离器结构参数进行优化,结果表明:粉尘平均粒径为42.27 μm,粒径分布指数1.126;分离器入口粉尘浓度由1%增至5%,分离效率不变,流阻由31.09 kPa增大至31.45 kPa;旋流叶片螺距对流阻敏感度为99.7%,对分离效率敏感度为94.3%,旋流叶片长度对流阻不敏感但对分离效率有5.8%的敏感度;通过匹配旋流叶片螺距及叶片长度,实现流阻由31.09 kPa降到12.12 kPa,分离效率仅降低4.01%。
     

基于正交试验的上壳体真空压铸工艺参数优化

基于正交试验方法对YZAlSi9Cu4上壳体压铸工艺参数进行优化分析,结果表明,压射速度对铸件密度的影响最大。综合对比分析,确定了指导企业生产上壳体的优化压铸工艺参数:压射速度为2.5m/s,浇注温度为690℃,模具初始温度为200℃,压铸的YZAlSi9Cu4上壳体验证了优化工艺参数的合理性。     

爪极锻造工艺参数多目标优化

随着车载电器技术的不断进步和发展,对发电机爪极发电等性能的要求也越来越高。基于Archard磨损模型,针对影响爪极精锻模具寿命的工艺参数,设计正交试验。通过Deform数值模拟,研究了坯料初始温度、模具初始温度、模具硬度、成形速度以及工件与模具之间摩擦系数对成形载荷和模具磨损的影响。综合考虑多目标因素,优化了爪极成形的工艺参数,分析得到了影响爪极成形载荷和模具磨损量的最优工艺参数.研究表明:按照最优工艺参数精锻模具寿命可以提高57.025%。     

圆周铣削参数多目标模糊优化建模

金属切削加工参数优化问题本质上是一个模糊问题。分析了圆周铣削传统优化模型的缺点 ,建立了圆周铣削参数多目标模糊优化模型 ,并根据模糊集合原理 ,将其转化为一个传统的单目标约束优化问题 ,从而可用任一非线性规划求解器进行求解。算例表明 ,模糊优化解具有优越性。     

滚齿切削参数多目标优化系统设计

结合滚齿切削的特点,在最高生产率目标函数和最低生产成本目标函数的基础上，设计了滚齿切削参数多目标优化系统。该系统采用增广乘子法实现其切削参数的优化设计，并引入参数定制的思想,减少了参数的输入,提高了工艺人员的工作效率。     

钛合金铣削加工参数多目标优化研究

为解决钛合金铣削加工存在的高成本、低效率问题,以生产效率最大和刀具寿命消耗率最小为目标,建立了铣削参数优化模型。提出了扩展非支配排序遗传算法（ENSGA-Ⅱ）,对种群初始化子过程进行规范化处理,保证了种群的多样性和均匀性;根据Pareto最优原理将非支配概念从目标函数空间扩展到约束空间,使得多目标多约束问题的处理更具有适应性和有效性。实例表明,该方法具有良好的寻优能力,能够获得满意的Pareto解集。借助于该方法,工艺人员可根据优化目标灵活地选择铣削参数,更好地协调生产效率、生产成本和表面质量之间的关系。     

贴片机工作头PID参数多目标优化

工作头是贴片机系统最主要的组成部分,工作头伺服系统直接影响贴片机的性能。文章对工作头伺服系统进行数学建模,将系统分为电流环、速度环和位置环三部分。基于遗传算法,对电流环、速度环和位置环进行多目标PI或PID参数整定,最终获得系统参数的整定结果。在MATLAB/Simulink环境中,对整定的系统进行仿真,得到系统的阶跃响应曲线,响应曲线表明整定参数满足系统的工作要求。     

刨煤机刨刀多目标参数优化设计与试验对比研究

对刨刀刨削煤岩受力模型进行分析,获得焊缝最大应力与刨削阻力的计算公式,并通过改进非支配排序进化遗传算法(NSGA-Ⅱ),以焊缝应力最小和刨削能耗最小为目标,对刨刀结构参数进行多目标优化,获得一组刨刀理想结构参数为:前角γ=14.005°,后角α=9.61°,刀宽bp=28.11 mm,刀间距t=80.53 mm。通过刨削对比试验对优化结果进行验证,试验结果表明,优化后的刨刀刨削煤岩阻力载荷波动情况有所好转,受力状态及应力集中状态发生改善,力学性能获得提升。此外,通过绘制刨削速度与刨削阻力均值关系曲线可知,刨削速度的改变对阻力均值影响较小。     

蠕变时效成形工艺参数多目标优化

提出了一种综合运用试验设计、响应曲面法及多目标优化的工艺参数优化方法,以成形效率和时效后材料的屈服强度为试验指标,以时效温度、时效时间和应力为试验变量,按Box-Behnken试验设计方案进行试验;利用试验结果构造试验指标和试验变量间的响应曲面并对其分析;结合响应曲面建立多目标优化模型;运用基于动态目标加权的具有量子行为的粒子群算法得到Pareto最优解集;提出一种最小归一化距离选解法,从非劣解集中选出最优解,得到综合最优工艺解187.9℃、6.42 h、250 MPa。按优化前后的工艺参数进行单曲率蠕变时效成形试验,相比优化前,成形效率由14.0%提高到19.4%,屈服强度由442.354 MPa提高到451.786 MPa,两个目标同时得到了优化,验证了工艺参数优化方法的有效性。     

钛合金整体叶轮铣削参数多目标优化

钛合金整体叶轮是一种集合了钛合金难加工材料和整体叶轮难加工结构于一体的复杂零件。针对其加工困难、工艺参数选择难等问题,首先采用正交试验结果建立了铣削力和表面粗糙度经验预报模型;其次,根据叶轮粗加工特点建立工效率最高、加工成本最小的多目标规划模型,根据叶轮精加工要求建立加工效率最高、加工质量最优的多目标规划模型,并用优化的NSGA-Ⅱ算法进行求解;最后,进行加工效率试验对比,相比于初始设置的经验铣削参数,优化后参数进行加工,提高了24. 1%的加工效率。实际应用表明:优化的铣削参数最优解集,方便了工艺人员在不同生产状况下最优参数的选择和调整。