用边界元法对三维弹性接触问题进行形状优化

应用 Microsoft Fortran Power Station自行开发了基于 Windows操作系统、适用于一般三维弹性物体接触应力的边界元分析程序 3DCBEM。在此基础上 ,选取约束变尺度法 CVM作为优化程序 ,构建了一个完整的三维弹性接触问题形状优化软件系统。用本系统对几个算例作了分析验证 。

用边界元法对斜齿轮进行形状优化

利用边界元法作为分析工具 ,用约束变尺度法作为优化技术 ,以接触应力最小为目标建立数学模型 ,对渐开线斜齿圆柱齿轮进行沿齿宽方向的形状优化 ,获得了齿宽方向接触线的最佳形状。

一种新的约束优化方法

提出了一种新的约束优化方法，此方法根据设计点附近“定向单元”的函数值信息确定出有效的搜索方向。进而较快地获得最优点。本方法的算法原理简单，易于编程，经三个例题验证，取得了满意的结果，说明了该方法的正确性和可靠性。为优化设计领域提供了一种新的约束优化算法。

一种新的无约束优化方法

提出一种新的无约束优化方法，此方法在确定搜索方向时，不需提供导数信息，仅需根据设计点附近“定向单元”的函数信息，便可确定出有效的搜索方向，进而较快地获得最优点。本方法算法原理简单，易于编程，经３个例题验证，取得了满意的结果。这说明了此方法的可靠性和正确性，为优化设计领域提供了一种新的优化算法。

八卦限式的圆弧插补算法

基于最小偏差插补算法的主要思路，提出了一种新的八卦限式的圆弧插补递推算法，其算法简单，插补精度高，执行速度快，可以方便地应用于各种两轴ＣＮＣ系统。

WK-75型矿用挖掘机斗齿的磨损分析

为了从物料粒度和物理特性方面探究WK-75型矿用挖掘机斗齿的磨损规律,采用UG软件建立铲斗和斗杆装配后的三维参数化模型,并将其导入离散元软件中,对铲斗沿理想挖掘轨迹挖掘进行了磨损仿真分析,找出了铲斗的主要磨损部位,与实际结果相符,验证了模型的正确性.并从物料的密度、硬度、大小和形状等方面探究了斗齿的磨损规律.研究表明,斗齿的平均磨损深度随着物料的密度、硬度、粒径和棱角尖锐度的增加而增大,为后续从减少斗齿磨损方面优化铲斗结构提供了一定的参考.

悬臂式掘进机回转机构的建模与动力学仿真

基于三维造型软件UG实现了悬臂式掘进机回转机构的三维实体建模,通过Parasolid格式将模型导入ADAMS进行仿真分析,利用ADAMS/Hydraulics模块实现了机械-液压联合仿真,得到了3种工况下回转台与回转油缸铰接点的轴向力和径向力曲线,并对仿真结果作出了分析,为优化设计和有限元分析等提供了理论依据。

高速动车组斜齿轮的齿根裂纹萌生寿命数值计算

为分析高速动车组斜齿轮的齿根裂纹萌生寿命,采用UG建模软件建立了斜齿轮副的三维模型,并通过ABAQUS软件确定了裂纹萌生位置。基于疲劳损伤累积理论,对试验齿轮分别采用名义应力法和局部应力应变法模拟计算出裂纹萌生寿命;进行了高频疲劳试验,得到了裂纹萌生寿命,通过对比模拟结果与试验结果,确定了最佳损伤模型,计算得出了斜齿轮齿根的裂纹萌生寿命。分析了载荷、表面粗糙度、残余应力、齿顶修缘等因素对裂纹萌生寿命的影响规律。研究结果表明,载荷及表面粗糙度对裂纹萌生寿命的影响比较显著;裂纹萌生寿命随着残余压应力的增大而延长;适当的修形可延长斜齿轮裂纹萌生寿命。

曲柄滑块机构的运动仿真系统

采用 Visual Lisp语言对 Auto CAD进行二次开发 ,通过对曲柄滑块机构的优化设计和参数化绘图 ,实现了曲柄滑块机构的运动仿真 ,并输出了运动线图和各种曲线 ,从而为研究平面四连杆机构提供了一种高效、快捷的方法。

新工科背景下“机械设计课程设计”教学改革

针对机械设计课程设计很难适应和支撑新产业和新技术发展需求的问题,以产品"构思、设计、实现、运行"的全生命周期为载体,基于产教融合、科教结合、校企合作和各种竞赛,改革机械设计课程设计题目、内容、手段,加强师资队伍建设,建立从理论学习、设计训练、动手实践再到工程探究的课程设计教学链条,实现理论教学与实践教学的交叉螺旋进行,扩充学生的知识结构,培养能够适应和支撑产业发展的创新型工程人才和具有国际竞争力的技术人才。

WK-75挖掘机工作装置挖掘速度参数优化设计

在现场试验的基础上,通过机构运动学理论推导出的基于速度参数的挖掘机轨迹方程,结合采矿工艺流程,确定了挖掘边界条件。对主要挖掘循环过程进行优化。对挖掘过程速度参数建立多目标函数,采用全局优化中的Pointer算法,基于Isight优化设计平台进行优化。利用虚拟样机仿真验证优化结果的可行性。确定出合理的速度参数,对设计有实际指导意义。

轴肩过渡曲线形状设计研究

将有限元结构分析技术与数学规划方法相结合，对轴肩过渡曲线进行形状优化设计，提出用圆弧蜕变曲线作为轴肩和砂轮越程槽的过渡曲线，以降低轴肩应力集中。给出样条过渡曲线、椭圆过渡曲线、圆弧蜕变过渡曲线设计的设计实例，结果表明：圆弧蜕变曲线设计不仅有效地降低了轴肩应力集中，而且易于加工制造。

基于数理评价方法的挖掘机色彩意象设计

目的针对国内挖掘机色彩设计的盲目性和无规律性,提出了基于数理评价的矿用挖掘机色彩意象设计方法。方法首先分析了挖掘机色彩意象的定位以及挖掘机色彩的发展趋势,然后利用数理分析方法建立邓氏关联度的数学模型,对数据进行编程计算,最后通过数值分析的结果选取最优方案。结论实验表明,该方法可将抽象的色彩意象转化为精准的数值,方便设计师作出科学判断,也使挖掘机厂家在挑选方案时清晰明了。

一种新型的椭圆插补算法

文章基于极径转角的主要思路 ,提出了一种新的椭圆插补递推算法 ,其算法简单、插补精度高、执行速度快 ,可供 CNC系统拓宽其插补功能。

一种新型的扩环式单向超越离合器

本文基于内外圆柱表面之间摩擦力传动的主要思路，在缩环式单向超越离合器［１，２］研究成果的基础上，提出了一种新型的扩环式单向超越离合器，它对超越离合器结构性能的改善和使用性能的提高均将起到积极的作用。期望新的扩环式离合器和缩环式离合器均在生产实践中进一步完善起来，以扩大其使用范围。

新型行星锥齿轮无级变速传动机构参数优化

通过对环锥行星无级变速传动系统进行结构改进,在分析新型行星锥齿轮无级变速传动系统调速原理的基础上,提出以变速比最大为优化目标,并以圆锥齿轮传动不发生根切、重合度及模数等为约束条件,建立结构参数优化设计数学模型,应用外点惩罚函数法在MATLAB优化工具箱中进行求解,获得了较为理想的机构参数,并利用机构参数优化结果验证了该新型锥齿轮无级变速传动系统的调速性能和传动效率均优于原环锥行星无级变速传动系统。

机械设计教学改革与培养创新人才的研究

以“省级精品课程”建设为契机,旨在培养学生的工程意识和创新能力,利用“211工程”建设和省部共建项目对机械设计教学内容、教学方法、教学手段、实践教学的改革进行了研究与探索。

三维弹性接触体形状优化问题的研究

以边界元法作为应力分析工具,对三维弹性体形状优化问题的研究进行了理论上的探讨,并研制了相应的计算机程序。对几个算例作了分析验证,得到了满意的结果。

基于UG及ADAMS的新型行星锥齿轮无级变速传动系统动态受载仿真研究

通过对新型行星锥齿轮无级变速传动系统的虚拟样机(在UG及ADAMS中建立的基于接触力的模型)进行动态受载仿真试验研究,获得了该系统主传动元件的动态载荷特性曲线,明确了其随时间的变化规律及动态载荷对整个系统传动性能的影响,为各主传动元件的进一步优化设计、强度校核和故障诊断等提供了重要的试验数据,具有一定的应用价值。

解析法计算应力敏度的三维边界元形状优化

讨论了三维弹性连续体应力集中极小化的形状优化问题。边界元法作为应力分析工具，解析法或差分法计算应力敏度，用约束变尺度优化算法进行优化。根据形状优化的特点，给出了提高求解形状优化问题数值方法效率的措施：用子结构技术，节省了应力重分析时的计算机时；用选主元三角分解法方程组，使解析敏度分析时不解方程组。所编程序实用于分布载荷作用下的一般三维弹性连续体构件的应力集中最小的形状优化问题。该算例为轴类零件，用三次样条函数描述待优化边界的母线，并将其插值样点的坐标作为设计变量。待优化边界光滑，设计变量少。算例结果表明：优化结果正确，应力集中显著降低，程序运行稳定、高效和可靠。