车削加工工艺参数优化

针对车削加工中的约束优化问题,建立以切削速度v和进给量f为优化变量、以加工成本最小为目标的约束优化设计模型.提出了改进约束处理的自适应罚函数法和一种改进差分进化(Improved Differential Evolution,IDE)算法.应用IDE算法求解切削参数约束优化问题的全局最优解.给出了数值实例,通过与已有结果的比较,表明结合约束处理的IDE算法的有效性和稳健性.     

混凝土泵车固有频率优化的设计方法

使用 MSC/NASTRAN 软件对混凝土泵车的有限元模型进行灵敏度分析和动态优化.通过灵敏度分析找出了一阶频率对设计参数的灵敏度与质量对设计参数的灵敏度的比值较大的设计参数.选择这些结构参数为设计变量,以一阶频率为性能约束,进行了旨在提高一阶固有频率的优化设计,提高了泵车的一阶固有频率,使一阶固有频率避开油缸冲击载荷的频率,从而减小泵车臂架系统的振动幅度.     

玻璃基微纳通道制造与阻值规律研究

玻璃基毛细管加热系统拉制的微纳通道的尖端会有堵塞现象,为了改进微纳通道的制造技术与研究其阻值规律,建立了一套磨针仪与电测系统。首先,用玻璃基毛细管加热系统制备外径1.5~10μm的玻璃基毛细管,通过基于超声电机与振动学原理制造出的磨针仪磨制毛细管的尖端,然后用电测法判断磨制后毛细管尖端是否为通道。对于通道,用插值法拟合函数对内径小于10μm的玻璃基通道的尖端内电阻阻值进行计算,研究电阻和通道尖端内径的相关规律。实验结果表明,该磨针仪成功地磨制出孔内径小于2μm的玻璃基微纳通道,通道内的阻值和通道尖端内径成反比关系。     

眼科手术微振动操作模块的设计与研究

在诸如眼科手术等外科手术中,使器械末端产生合适的微振动可以在一定程度上减小手术所需的操作力.提出一种可集成于眼科手术机器人末端的微振动模块,用于驱动手术器械产生微振动.该模块是一种并联柔性机构,包含三个并联支链和一个约束中心柱,每个并联支链中包含两个串联的驱动单元,通过驱动单元和中心柱的柔性微变形,实现微振动运动.然后,使用伪刚体模型描述驱动单元和中心柱的弯曲变形,建立微振动模块的运动学模型,通过分析支链结构参数对微振动模块性能影响,确定支链结构的构型参数.最后,利用激光测试仪对所设计的微振动模块进行微振动试验测试.结果 表明,提出的微振动模块可在两个自由度方向分别实现30 Hz,l4μm和30 Hz,18μm的微振动,试验结果同时验证了所提柔性机构分析方法的有效性.     

基于改进遗传算法的稳健可靠性优化设计

针对单目标多约束非线性优化问题的稳健可靠性优化设计,使用摄动随机有限元法进行可靠性设计,并对优化问题的目标函数和约束函数进行灵敏度分析,产生灵敏度附加项,建立稳健可靠性优化设计模型。为了提高求解效率,提出一种改进遗传算法,并应用于梁结构的稳健可靠性优化设计模型求解中,实例说明该方法的可行性与实用性。     

基于改进遗传算法的汽车传动系统扭转振动优化与仿真

当前,汽车传动系统扭转振动比较严重,导致车辆产生很大的噪音现象.对此,采用改进遗传算法对车辆传动系统参数进行优化,并对优化结果进行仿真验证.创建了汽车传动系统运动模型简图,推导出传动系统运动控制方程式,采用分布-集中建模方法求解角速度的响应率.构造优化目标函数,采用改进遗传算法对车辆传动系统参数进行优化.建立车辆传动系统扭转仿真模型,采用Matlab/Simulink软件对优化后的参数进行仿真.同时,与优化前进行对比和分析.仿真结果显示:采用改进遗传算法优化后,变速器和差速器的角速度峰值分别降低了25.8%和31.1%,变速器和差速器的角加速度峰值分别降低了23.1%和25.6%.采用改进遗传算法优化车辆传动系统参数,可以减少传动系统扭转振动幅度,降低车辆噪音.     

基于近似模型的车轮定位参数优化设计研究

为改善某车型前悬架优化设计中其运动学特性,解决前轮胎磨损较严重问题,提出一种基于近似模型应用改进响应面法对车轮定位参数进行优化设计。首先,应用ADAMS/Car软件建立了麦弗逊式前悬架仿真分析模型,并在ADAMS/Insight中对悬架部分设计硬点参数进行灵敏度分析。然后,针对灵敏度大的设计参数建立车轮定位参数在跳动过程中最大变化量的二阶响应面近似数学模型,并利用Matlab编程对拟合出的近似模型优化求解与可靠性分析。最后,将优化后车轮定位参数最优值代入悬架模型中,在ADAMS/Car中再次进行轮跳仿真试验,对比应用传统响应面优化方法优化悬架前后试验结果表明,该优化设计方法具有较好的优化效果。     

基于Kriging近似模型的某轿车前悬架不确定性优化

针对前悬架确定性优化没有考虑参数不确定性时存在的问题,提出了一种考虑不确定性因素的前悬架不确定性优化方法。应用ADAMS/Car建立了某轿车麦弗逊式前悬架模型,在ADAMS/In-sight中进行了悬架设计硬点参数的灵敏度分析,针对灵敏度较大的设计硬点参数和所考虑的不确定性量,建立了车轮定位参数在车轮跳动过程中的Kriging近似模型,简化了优化过程。针对该近似模型进行了动力学分析,运用经过改进的非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)和隔代遗传算法(IP-GA)进行了多目标不确定性优化求解。优化结果表明,该不确定性优化方法具有较高的有效性和精确性。与确定性优化结果的对比表明,不确定性优化具有更好的鲁棒性。     

山地车车架结构灵敏度分析及优化设计

采用hypermesh软件建立山地车车架有限元模型,分析了车架在实验载荷工况下的等效应力和变形。使用hyperstudy和radioss计算了该模型在实验载荷工况下最大变形的灵敏度,并提出相对灵敏度绝对值较大的组件的弹性模量和厚度作为轻量化设计变量。在保证一定的强度、刚度条件下,按照高刚度、轻质量的要求对车架组件进行参数优化。根据优化后的参数,在radioss中对车架施加相同的载荷和约束,进行求解,优化后结果明显优于优化前方案。对于多参数结构优化问题,应用优化思路进行结构优化,能减小设计的盲目性和设计成本,加快新产品的设计开发。     

前悬架硬点优化设计

针对前悬架性能的优化问题,提出一种基于近似模型并用响应面法和改进NSGA-Ⅱ遗传算法相结合的方法对前悬架进行优化设计。利用ADAMS/Car建立双叉臂前悬架动力学仿真分析模型,在Insight中对悬架的硬点参数进行灵敏度分析,选择出灵敏度大的设计参数,并建立响应面近似模型,运用改进NSGA-Ⅱ算法对悬架进行硬点优化设计。结果表明,优化后的前轮定位参数在车轮跳动过程中的变化量明显减小,悬架的性能得到很好的提高,该设计方法实现了悬架硬点的优化,为悬架的优化设计提供了依据。     

汽车正面碰撞乘员侧约束系统优化算法

利用MADYMO软件建立了乘员约束系统的模型,而且该仿真模型在实验中得到验证.利用MADYMO软件对建立好的模型进行求解,再把计算的值导入HYPERVIEW软件王进行分析.模型经过验证后与试验数据相比较符合要求,利用验证后的模型对约束系统的参数应用正交试验设计的方法进行了优化.利用模型验证,剖析了该车型乘员的束系统保护性能特点,并利用ModeFROTIER软件对其进行了参数灵敏度分析,找出了若干影响乘员的敏感参数,之后,利用Mode FROTIER进行优化.     

基于分位数数学模型的参数设计新方法

参数设计是产品健壮设计中的重要阶段.为了减少产品的质量波动,提高产品质量的抗干扰能力,在同时考虑设计目标健壮性和设计约束健壮性的基础上,提出了新的基于分位数的参数设计优化模型,并采用理想点法和基于最大可能点的分位数求解算法,构成了该模型的求解框架,保证了该模型求解的效率和灵活性.通过汽车离合器膜片弹簧的参数设计实例,验证了该方法的有效性和实用性.     

大型光学载荷次镜调整机构优化设计及误差分配

设计了一种用于大型光学载荷次镜在轨位姿精密调整的Hexapod型平台机构,并对其进行构型参数优化以及各支撑杆和上下铰点误差限的最优分配。建立了Hexapod平台机构运动学模型和静柔度模型,分析了主要结构参数对机构性能的影响。按照次镜精调机构性能要求,提出了定位精度指标和抗变形指标,建立了以构型参数为变量的优化目标函数,并利用遗传算法对两个单目标函数进行优化。利用加权分配法构造统一约束目标函数,利用遗传算法对其进行多目标优化。然后,建立非线性最优误差分配模型,对各支撑杆和上下铰点进行误差分配。最后,通过对原理样机性能指标的测试验证了上述研究方法的效果。研究结果表明:优化前后动平台定位精度提高了8.3%,抗变形能力提高了62.5%,铰点误差限由2.7μm提高到6.3μm,支撑杆误差限由1.3μm提高到3.2μm。另外,实验测得Z轴相对定位精度为0.6%,静刚度达到41.14N/μm。本研究提高了次镜精调机构的定位精度和静载抗变形能力,有助于缩短设计、加工周期,节约设计、加工成本。     

面齿轮磨削加工工艺参数的优化

基于磨削面齿轮工艺参数的分析,在满足产品质量要求和磨削加工条件等设计约束的前提下,建立了以磨齿效率和表面质量为目标函数的多目标优化数学模型。将内点罚函数法与遗传算法相结合用于该数学模型的优化计算,获得了三组最优的磨削用量方案且三组方案均能使磨齿效率和表面质量得到较大提高。根据优化后的结果设计并完成了工艺实验,实验结果也验证了该方法的正确性、有效性和实用性。     

ADAMS/Car与Insight在双横臂悬架优化设计中的应用

运用ADAMS/Car初步建立了某特种车的双横臂式前悬架,并通过双轮平行跳动仿真分析了轮跳对前轮定位参数的影响,选出需要优化的参数。通过ADAMS/Insight对悬架硬点进行灵敏度分析,找到影响性能较大的硬点坐标。对于灵敏度较大的设计参数建立车轮定位参数在轮跳过程中最大变化量的二阶响应面近似数学模型,利用MATLAB编程拟合出近似模型并进行优化求解与可靠性分析。修改优化后的悬架硬点坐标再次进行仿真试验比较优化前后的试验结果,验证优化的合理性。     

快速自开合屏蔽罩系统建模与结构参数优化

针对屏蔽罩快速开合过程中其支撑臂易产生扭转弹性形变这一问题,基于分布参数法建立了能够描述屏蔽罩支撑臂扭转弹性形变特性的支撑臂动力学模型,并结合驱动与传动机构的集中参数描述方法,建立了屏蔽罩系统集中一分布参数模型。在此集中一分布参数模型基础上,采用多目标非线性约束优化算法对屏蔽罩系统结构参数进行优化。实验结果表明,屏蔽罩支撑臂扭转共振频率提高了60%,抑制了屏蔽罩系统的机械共振,减小了屏蔽罩基体振动,使目标执行器位置偏移量减小至8μm。     

基于改进BP神经网络优化的牛头刨床动力学仿真

针对牛头刨床刨头切削速度不平稳问题,采取改进BP神经网络对六杆机构进行优化.建立牛头刨床六杆机构运动简图模型,推导出刨头动力学方程式.构造六杆机构运动参数优化目标函数,采用改进BP神经网络对六杆机构约束参数进行优化.将优化后的参数导入到Solidworks软件中建立三维模型,并且进行动力学仿真.仿真结果显示,与优化前相比,优化后的牛头刨床,不仅延长了刨头的工作时间,而且在工作行程过程中,速度和加速度(0.3~0.8s)运动较为平稳,牛头刨床振动幅度降低.采用改进BP神经网络优化牛头刨床六杆机构,可以提高刨头工作效率和切削的稳定性.     

现场双经纬仪三维坐标测量系统

分析了经纬仪透视投影模型以及双经纬仪三维坐标测量模型。采用线性与非线性相结合的方法来求解双经纬仪坐标测量系统的参数,首先由8个以上空间点在两台经纬仪投影平面内对应的投影坐标计算出本质矩阵E,通过本质矩阵E的奇异值分解以及空间绝对距离的约束采用线性方法求出右经纬仪的投影矩阵,然后建立包含空间点在两台经纬仪投影平面内投影点固有约束以及空间点三维坐标在内的目标函数,并以线性方法求出的参数为初值,采用非线性优化的方法求解最优测量系统的参数。该方法保证了求解参数为全局最优,且求解速度快。试验结果表明,该方法切实可行。     

应用遗传算法对振动平板夯设计参数进行优化选择

要使振动平板夯获得最佳振动压实效果，需合理选择其设计参数，这里在对振动平板夯运动分析的基础上，建立了平板夯的振幅值为目标的优化设计模型，以夯机的重量、振动频率、激振力、移动速度、结构限制等为约束条件。通过遗传算法进行优化求解，获得了满足性能要求的结构参数，为提高振动平板夯的性能设计提供了理论依据。     

基于刚度和模态的某自卸车车架轻量化设计

利用有限元模态分析理论,分析了某自卸车车架的动态特性,结合车架模态试验验证了模型的合理性。在已验证的模型基础下求解了车架的弯曲和扭转刚度。进行灵敏度分析以确定有效的设计变量。以车架总质量为目标函数,以刚度和1阶固有频率为约束条件,建立轻量化优化模型。通过拉丁方试验设计方法选取样本点,运用径向基函数构造模型各响应的近似模型,采用遗传算法求解近似模型。获得的优化结果参数代入实际模型后结果表明车架总质量在满足刚度和1阶模态频率约束要求下下降了18.37 kg。