基于6Sigma和目标驱动技术的龙门导轨磨床立柱多目标优化

针对龙门导轨磨床立柱的结构特点,构建了龙门导轨磨床立柱的有限元模型,并利用基于6Sigm a原则和目标驱动技术的有限元优化分析方法对立柱进行多目标尺寸优化设计。首先利用基于6Sigm a原则的分析方法对立柱模型进行参数灵敏度分析,获得对立柱性能影响较大的参数,将参数作为优化设计的变量;然后利用基于目标驱动技术的多目标优化方法对立柱进行以质量、最大变形量,一阶固有频率为目标函数的多目标优化,在保证立柱最大等效应力不大于初值的前提下,最大变形量减小45.1%,质量减小3.79%,龙门导轨磨床立柱一阶固有频率提高14.6%。结果表明,该方法具有较强的工程实用性。     

基于6σ和目标驱动技术的光电跟踪设备托座多目标优化

根据光电跟踪设备托座的结构特点,构建了托座的三维模型和有限元模型,并基于多目标驱动优化理论,对托座进行多目标优化。利用6σ原则对托座设计参数进行灵敏度分析,得到对托座性能影响较大的参数,将其作为最终优化设计变量;以托座质量、一阶固有频率和最大变形量为目标函数,对托座进行多目标驱动优化。通过多目标驱动优化,达到了在保证总体变形情况下减小托座质量和提高托座一阶固有频率的目的。     

基于组合体的高速卧式加工中心滑架有限元分析

为了保证高速加工中心的加工精度和动态特性,必须对高速加工中心的滑架进行有限元仿真分析,检验滑架的设计是否符合要求并为滑架的优化设计提供依据。针对滑架的具体结构,利用基于组合体的滑架有限元模型进行简化,并施加作用力,利用组合约束方法对模型边界条件进行设置并对模型进行静力学和动态特性分析。通过对有限元分析结果进行对比分析,进一步验证了基于组合体滑架有限元分析的正确性与便利性。     

基于Ｉｓｉｇｈｔ的卧式加工中心立柱多目标优化设计

以某卧式加工中心立柱为优化对象,基于优化设计软件Ｉｓｉｇｈｔ,通过试验设计和有限元分析,构 建立柱设计变量与优化目标的径向基函数神经网络模型。构建寻优数学模型,并利用 ＮＧＳＡ Ⅱ优化算法 进行求解,完成对卧式加工中心立柱的优化。结果表明,优化后的立柱质量减少３．９０％,最大变形降低 ８．５２％ ,首阶固有频率提高１．７８％。     

加工中心立柱多目标拓扑优化

利用ANSYS建立某型加工中心立柱的有限元模型,以立柱的极限工况为条件,进行有限元静力分析和模态分析,从而对立柱的动静态特性进行分析;利用功效函数法对各优化目标进行折衷处理,建立静刚度和前两阶固有频率最大化的多目标拓扑优化数学模型,并利用ANSYS对立柱进行多目标拓扑优化分析,依据分析得到的立柱密度云图和立柱设计经验,改进原立柱结构,再将改进后的立柱进行有限元分析验证表明:改进后的立柱质量有所减小,动静态特性也得到显著改善。     

并联机构敏感性分析和多目标优化设计方法

为了解决并联机构全局性能指标高计算成本引起的敏感性分析和多目标优化设计困难,提出了一种结合多项式响应面模型、基于方差的敏感性分析方法和智能优化算法的高效计算方法。首先,确定并联机构的目标函数和设计参数,增加节点密度以提高目标函数的计算精度,基于拉丁超立方体抽样方法和最小二乘多项式拟合技术建立全局目标函数与设计参数之间的响应面解析映射模型,并结合基于方差的Sobol’敏感性分析方法得到对目标函数有重要影响的设计参数。然后,结合敏感性分析结果简化设计参数并建立并联机构的多目标优化设计模型,包括目标函数、约束函数和设计参数,结合响应面模型与智能优化算法开展并联机构多目标优化设计。最后,考虑规则工作空间体积、运动学性能和动力学性能指标为目标函数,以DELTA并联机构为例实现了本文提出的方法。优化前后的结果对比证明了算法的有效性。     

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。     

基于稳健性多目标优化的微客尾门轻量化设计

针对微客尾门结构的轻量化设计问题,提出了一种基于稳健性多目标优化的尾门轻量化设计方法。首先通过灵敏度分析方法筛选出了对尾门性能贡献量较大的尾门零件厚度作为设计变量,并建立了尾门各个工况响应的近似模型,其次以尾门扭转刚度、下垂刚度、尾门前三阶模态频率和抗凹分析点为约束条件,以尾门质量最小和第一阶模态频率最大和弯曲刚度位移量最小为目标,利用NSGA-Ⅱ算法对尾门进行了多目标优化,通过蒙特卡洛模拟技术对尾门进行了6σ质量水平和可靠度分析,并进行了6σ稳健性多目标优化。最终结果表明:优化设计后尾门结构在满足各性能要求的情况下实现了轻量化,质量减轻了2.28 kg,且弯曲刚度和第一阶模态得到提高;同时尾门结构各工况性能的稳健性也得到改善,达到6σ质量水平。     

基于有限元的加工中心立柱多目标拓扑优化

以提高某型加工中心立柱的动静态特性为目的,在对立柱进行基于有限元法的静力分析和模态分析的基础上,利用折衷规划法和功效函数法对各目标进行处理,建立静刚度最大化和前两阶固有频率最大化的多目标拓扑优化数学模型;运用ANSYS对立柱进行多目标拓扑优化分析,依据分析得到的立柱结构材料最佳分布和立柱的设计经验,改进原立柱结构,再将改进后的立柱进行有限元分析验证。结果表明:改进后的立柱质量有所减小,动静态特性也得到显著改善。     

基于不确定性的车架单循环多目标优化

为了提高某半挂牵引车车架的力学性能并减轻重量,将不确定性方法引入车架优化中。基于车架有限元模型构建设计变量和不确定变量与目标函数之间的近似模型,用区间分析方法求解每一个目标函数的上下界,采用目标评价函数作为多目标优化问题的适应度值。采用加入精英保持策略和去除重复个体的非支配排序遗传算法(NSGA-II)对车架应力和质量两目标进行优化。最后与不确定性多目标双层嵌套优化的结果进行比较,得出区间分析方法在满足力学性能和精度要求条件下,大大提高了计算效率,并使车架质量得到有效减小。     

基于ICM法的高速卧式加工中心立柱拓扑优化设计

针对高速卧式加工中心XH6650的动态特点,确定加工中心的关键结构件立柱为优化对象.基于连续体ICM拓扑优化方法,并考虑其它重要零部件的影响,确定在体积约束下的多阶频率加权为目标函数,同时考虑其它重要零部件为非设计集合的拓扑优化方法.根据此方法设计的高速卧式加工中心XH6650的立柱,提高了整机动态特性.     

立式加工中心整机动态特性的测试与分析

系统地阐述了与有限元法相结合的模态试验分析方法。首先利用ANSYS Workbench对加工中心进行有限元模态分析,根据模态分析结果和具体情况布置模态试验激振点和测振点,然后采用单点激励多点响应模态试验分析方法来获取完整模态参数,引入相干性函数分析测试信号的可靠性。最后通过模态试验结果和有限元计算结果对比分析,准确识别出加工中心关键振型的模态参数,为加工中心的动态优化设计提供可靠的基础。     

高速卧式加工中心的研发

针对汽车、军工等行业箱体类零件的加工需求,设计开发一种高速、精密型的卧式加工中心。机床采用了伺服电机直联双滚珠丝杠副同步驱动技术,配置精密光栅检测系统形成闭环控制。通过有限元分析技术对整机及龙门架、滑鞍等关键零部件进行静力学分析并进行优化设计。     

精密卧式加工中心转台的模态与可靠性分析

卧式加工中心转台是加工中心的关键部件之一,其可靠性直接影响加工中心的性能。对某机床厂研发的THM46100卧式加工中心的转台进行有限元模态分析与模态试验。通过对其固有频率的试验值与计算值进行误差分析和相关性分析,验证建立的有限元模型的准确性。对准确的有限元模型进行结构分析,并将结果导入到疲劳分析软件进行转台的疲劳寿命分析,利用疲劳分析的结果对转台的可靠度进行计算。此方法对加工中心转台的结构优化及可靠性分析具有一定的指导意义。     

基于稳健性和多目标优化的车顶结构轻量化设计研究

针对国内外顶结构轻量化的研究多是单目标优化,且没有考虑不确定性因素影响的问题,提出了一种基于多目标优化和6σ稳健性设计的车顶结构轻量化设计方法。通过参数试验设计进行了灵敏度分析,筛选出了对车顶响应贡献量较大的结构件厚度作为设计变量;采用最优拉丁超立方设计和响应面法建立了车顶各响应的近似模型;以设计变量总质量、覆雪强度、抗凹性能为优化目标,前三阶模态频率为约束条件,基于近似模型,运用第二代非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)进行了确定性多目标优化,得到确定性多目标优化结果;运用蒙特卡洛模拟技术对确定性多目标优化结果进行了6σ质量分析,并进行了6σ稳健性多目标优化。优化结果表明,车顶结构在满足各性能要求的情况下实现了轻量化,质量减轻3.77 kg,且覆雪强度提高,同时车顶结构各工况性能的稳健性提高,达到6σ质量水平。     

基于ADAMS的双横臂悬架性能多目标优化研究

针对某微型电动车操纵稳定性不佳的问题,基于ADAMS/Car建立了某双横臂前悬架运动学模型并对其进行了仿真分析,利用ADAMS/Insight选取了适当的硬点坐标作为优化变量,以各定位参数变化范围最小为优化目标,采用统一目标法将多目标函数转化为单目标函数,并在ADAMS/View中对前轮定位参数进行了优化.仿真结果表明:该双横臂悬架的运动学性能得到了有效改善.     

卧式加工中心模块化设计技术及其应用

在分析卧式加工中心自身结构特征的基础上,应用广义模块化设计和基于实例推理技术,提出了一种基于实例推理的卧式加工中心广义模块化设计方法,建立了卧式加工中心模块编码体系,并根据卧式加工中心主轴及其各模块的静动及热态特性要求引入了基于有限元原理的结构分析及优化,最后论述了卧式加工中心模块化设计系统功能结构与开发技术。提出并实现了一种模块化设计系统,该系统有效的集成CAD/CAE系统,事实表明对产品设计有着一定意义。     

基于ADAMS的双横臂悬架性能多目标优化研究

针对某微型电动车操纵稳定性不佳的问题,基于ADAMS／Car建立了某双横臂前悬架运动学模型并对其进行了仿真分析,利用ADAMS／Insight选取了适当的硬点坐标作为优化变量,以各定位参数变化范围最小为优化目标,采用统一目标法将多目标函数转化为单目标函数,并在ADAMs／View中对前轮定位参数进行了优化。仿真结果表明：该双横臂悬架的运动学性能得到了有效改善。     

基于遗传算法的汽车驱动轴多目标轻量化优化设计

驱动轴是汽车传动系统的重要零部件之一,它对汽车驱动性能和运行稳定性有重大影响。依据汽车轻量化技术的发展趋势,提出了一种基于数值优化和有限元模拟技术相结合的多目标轻量化设计方法。以汽车驱动轴的内径值为设计参数,在满足驱动轴刚度和强度约束条件下,利用拉丁方试验设计和最小二乘方法建立了驱动轴多目标轻量化设计的响应面预测模型,并采用多目标遗传算法计算得到了驱动轴多目标轻量化设计函数的Pareto解集,结合实际产品设计的需要,研发了一种新型全空心驱动轴结构,运用有限元法对新型驱动轴的模态振型和等效应力等力学特性进行了分析。仿真结果表明:新型驱动轴等效应力最大值发生在花键末端圆角过渡部位,低于驱动轴材料的抗扭强度,满足强度设计要求;驱动轴的前10阶非零振型主要为弯曲变形,新型驱动轴固有频率与实心驱动轴固有频率相近,在使用过程中可有效避免共振。为驱动轴以及其它机械产品的多目标轻量化设计提供了一种新的理论方法,在汽车行业轻量化设计方面具有重要参考价值。     

高速列车动力学参数的多目标抗风优化设计

为改善高速列车的抗风性能,基于车辆系统动力学和多目标优化理论,建立高速列车动力学参数的多目标优化设计方法,以轮重减载率和轮轴横向力为优化目标,采用多目标遗传算法NSGA-Ⅱ对高速列车的动力学参数进行自动寻优设计,分析优化设计变量与优化目标的相关性,并给出优化后的Pareto最优解。计算结果表明,通过优化高速列车的动力学参数,轮重减载率和轮轴横向力的数值最大可分别降低17.95%和10.26%,多目标优化可以显著改善高速列车的抗风性能。同时,对优化前后高速列车的其他动力学性能进行分析,以保证优化后的动力学参数在改善列车抗风性能的同时不会引起列车运行品质的严重恶化。