隧道衬砌栈桥模型重构及车-栈桥系统共振分析

针对隧道衬砌栈桥结构,以栈桥主体构架的轻量化为研究目标,通过中心组合试验设计方法获取设计点,建立多目标数值模型,采用多目标遗传算法计算数值模型的最优解。以最优解的设计参数为重构模型的尺寸参数,对重构模型进行仿真检验和车-栈桥系统共振分析,分析结果表明:栈桥结构受总承载65t时,重构模型相比原模型,最大变形增大了8mm,最大应力增大了32.4MPa,质量下降了13.86%,充分利用了强度、刚度盈余以达到轻量化的目的,且车辆运行速度避开了影响共振的危险速度。     

遗传算法在汽车操纵稳定性评价及结构参数优化中的应用

遗传算法是一种全局优化算法。这里以使时域内的人－车－路闭环系统操纵稳定性综合评价指标达到最小为目标;使用遗传算法对评价参数和汽车结构参数进行优化。并使用这些最优参数,以4自由度汽车模型作为仿真模型在单移线条件下对某型小轿车进行仿真研究。仿真研究结构表明：优化参数使得人－车闭环系统跟随预期路径的精度提高约51.7%;而使综合评价指标下降约36.6%。     

双轮差速驱动式服务机器人移动机构构型多目标优化设计

移动机构构型对轮式服务机器人的静态稳定性、动态平稳性、驱动力等具有重要影响。以双轮差速驱动的六轮移动底盘为研究对象,分析移动机构构型中车轮布局与移动底盘静态稳定性、动态平稳性、越障驱动力及转弯驱动力的相互关系;在此基础上构建了面向车轮布局的多目标优化模型,利用MATLAB遗传算法优化工具箱进行多目标优化求解;以移动底盘的俯仰角、侧倾角及驱动力矩作为性能评价指标,运用ADAMS虚拟样机技术对优化前、后的移动底盘进行运动仿真。仿真结果表明,优化后的移动底盘的俯仰角与侧倾角分别减少了17.6%和32.2%,驱动力矩平均值与均方根值下降了3.7%和4.3%,从而有效提升了移动底盘的运行平稳性及续航能力,也验证了所建立的多目标优化模型的正确性和有效性。     

数控速度规划中的时间最优凸优化方法

针对数控高速高精加工中的速度规划问题,考虑速度、电机力矩和轮廓误差等约束条件,对以时间最优为目标的凸优化方法进行了研究。建立了包含轮廓误差等约束与速度平滑因子的完整速度规划模型,通过参数离散化使问题转化为静态最优问题。为改善求解效率并保证全局最优解,将离散规划模型中的复杂非凸目标函数和约束通过数学变换最终转化为凸优化问题,得到多项式时间的全局最优解。通过数值仿真实验验证了该方法的有效性,分析了平滑因子的影响与计算效率。     

计及气体力的新能源涡旋压缩机型线齿头修正优化

针对涡旋型线齿头修正最优参数难以确定的问题，综合考虑齿头修正对基元腔气体力与齿头强度的影响，推导双圆弧加直线修正方法几何模型，建立双圆弧加直线修正方法参数化模型，解析涡旋齿头修正后压缩机气体力、齿头修正面积计算公式，研究了各修正参数对气体力与涡旋齿头修正面积的影响规律。以气体力峰峰值、涡旋齿修正面积为优化目标，齿头修正参数为设计变量，基于多目标遗传优化算法对修正参数进行优化设计。涡旋齿头面积基本不变的情况下，径向、切向气体力峰峰值下降最大达到22.61%，研究结果可为修正涡旋齿气体力解析计算、齿头修正最优参数选取提供理论依据。     

考虑模型形式误差的转子动力学修正及确认

研究考虑模型形式误差的轴承-转子系统工作转速下的动力学模型修正和确认方法。首先,介绍了模型形式误差以及基于复模态特征值灵敏度的模型修正理论;然后,在此基础上以轴承-柔性转子系统为仿真算例,考虑模型形式误差,使用系统在恒定工作转速下的涡动频率和阻尼参数,同时对轴承的支承刚度、支承阻尼和转盘的直径转动惯量参数进行修正;最后,通过不平衡响应结果对修正模型进行了确认。仿真结果显示,考虑模型形式误差时的修正参数最大误差仍有-10.1%,而修正后特征值实部最大误差为0.95%,特征值虚部最大误差为-1.15%,修正后不平衡响应与目标模型基本重合。研究表明,考虑模型形式误差时轴承-转子系统的修正方法是稳健的,也是有效可行的。     

数控机床主轴系统热模型参数多目标修正方法

为使数控机床主轴系统热模型更为准确,混合响应面模型和多目标遗传算法,提出一种多参数、多目标热模型修正方法。该修正方法根据热平衡试验所获得的数控机床主轴系统热态特性(温升、热变形等)数据,采用中心复合设计的试验设计方法,在设计空间抽取样本点进行数值模拟,建立了由多个有限元热模型设计参数所决定的主轴系统热态特性的二阶响应面模型,利用多目标遗传算法对响应面模型进行循环逼近优化,取得Pareto最优解集,提高原有限元热模型的准确度。最后,以某精密数控双磨头磨床主轴系统为例进行分析,结合热平衡试验的温升和热变形数据,并以此为目标对其有限元热模型的4个主要参数(1个热流密度,3个换热系数)进行了修正研究。结果表明:提出的基于近似模型的多参数、多目标修正方法,适用于机床主轴系统等复杂结构的模型修正,可以有效地利用试验数据,通过有限次的数值模拟计算获得需修正参数的最优解,减少了模型分析的计算误差,使得修正后的模型结果更为接近实际。     

大型数控立车横梁动力学仿真分析与实验研究

为避免大型数控立车车铣时引起横梁振动而影响机床加工精度,对立车横梁动力学特性进行了仿真分析和实验研究。在立车横梁结构特征和模态实验理论的基础上,建立了立车横梁的有限元模型;通过仿真分析与实验研究,得到立车横梁的模态参数,为横梁结构的优化设计提供改进建议;并进行仿真与实验的对比分析,得到了前6阶横梁固有频率仿真与实验结果的误差分别为5.40%、8.76%、4.16%、8.74%。实验研究验证了理论分析,同时提出了模态实验的实验方案,为大型数控立车横梁的设计研究提供了理论依据和参考。     

汽车前轮定位参数运动特性分析及优化设计

以多刚体系统动力学理论为基础,利用软件ADAMS建立某型车多体动力学参数化仿真模型。通过改变结构参数、载荷等参数数值,分析前轮定位参数在不同工作状态下的运动特性。最后,以车轮跳动过程中车轮摆角最小、汽车行驶过程中前轮外倾角值接近0°为优化目标对前轮定位参数进行了设计研究。设计结果表明：该设计方法优于传统的经验公式设计方法。     

基于齿轮参数优化的减速器传动效率提高方法研究

针对减速器传动过程中齿轮影响减速器传动效率的问题,对影响减速器齿轮传动效率的因素进行了研究,提出了一种齿轮宏观参数优化和微观参数优化相结合的方法,用于提高减速器传动效率。首先对齿轮宏观参数运用遗传算法进行了优化,再用KRIGING算法拟合了轮齿修形参数与齿轮啮合功率损失之间的关系;利用均方误差(MSE)准则提高了KRIGING预测模型的精度;在保证模型精度要求的情况下,运用期望改善(EI)准则寻找到了最优解;最后将最优参数输入ROMAX软件,对比了最优解和仿真结果。研究结果表明:最优解相较于仿真结果误差仅为0.179%,优化后,减速器传动效率提升了0.5%。