考虑安装误差6σ稳健设计的减速器改进齿面接触分析

为了提高锥齿轮发生啮合过程中安装误差控制精度,在分析影响安装精度因素基础上,根据印痕特性与6σ稳健优化的方法构建目标函数,通过Monte Carlo算法完成抽样,采用多岛遗传算法实现二阶接触参数优化并调整安装误差,对比了优化前后的安装误差差异。结果表明:6σ稳健优化过程有助于印痕特征形成更稳定的安装误差,可靠度超过99.993 7%,实现了印痕中心波动程度的大幅减小,获得了稳定性更高的齿轮系统。处于不同的二阶接触参数下对应的印痕特征也存在显著差异,减小了各安装误差下传动误差。6σ稳健设计传动误差波动相对确定性优化方法减小了30%。对比了所提出的优化方法和确定性优化方法差异性,表明采用本文设计的稳健性方法满足可靠性要求。

基于6σ稳健性的运输工装轻量化设计

为了在减轻地铁车辆拖车轮对运输工装重量的同时,提高优化设计的可靠性与稳健性,在轻量化设计中充分考虑尺寸参数的不确定性信息,通过引入6稳健设计理念,将响应面法、轻量化设计、6质量管理、可靠性设计、稳健设计、蒙特卡罗模拟技术相结合,构造了基于6稳健性的地铁车辆拖车轮对运输工装轻量化设计新方法。结果表明,优化后的工装强度和刚度满足设计要求,重量减少了112.3kg,减重率达49.3%,轻量化效果显著;且与传统的确定性轻量化设计相比,该方法不仅增强了工装的强度和刚度,而且提高了优化设计的可靠性、强度与刚度的稳健性以及重量的一致性,验证了该方法的有效性。

基于双响应面模型的6σ稳健设计

双响应面法是通过试验设计分别构造响应均值和方差的近似模型,并通过该模型进行优化的一种稳健设计方法。文中对实验设计方法、响应曲面模型建立以及优化策略等进行分析。为实现质量管理与产品设计的协调,将质量工程中的6σ理念与双响应面法相结合,提出基于双响应面模型的6σ稳健优化设计方法。与传统优化方法相比,该方法不仅提高了优化效率,而且提高了设计的可靠性和稳健性。将其应用于结构优化设计和金属板料的拉深成形优化设计,均获得良好的结果。

基于响应面的结构疲劳寿命6σ稳健优化设计

针对结构疲劳寿命离散性较大的问题,将响应面法、6σ稳健设计与疲劳寿命设计相结合,提出一种提高结构疲劳寿命稳健性且减轻结构质量的方法。该方法先用对设计参数进行拉丁超立方采样,用有限元法计算结构疲劳关键点处的平均应力和对称应力谱;然后采用Miner法求出结构关键点处的疲劳寿命,构造出疲劳寿命的响应面模型;最后基于响应面模型对结构进行疲劳寿命的6σ稳健优化设计。对某型搅拌车副车架进行了疲劳寿命稳健优化设计的结果表明,该方法在保证副车架疲劳寿命可靠性满足设计要求的基础上,有效提高其疲劳寿命的稳健性,减轻其结构质量。

鱼雷楔环联接结构6σ稳健优化设计

在优化设计中主要存在设计变量的初值选取,设计变量的随机波动和外来干扰造成的可靠性和稳健性问题。确定性优化结果往往位于约束边界附近,随机波动容易导致设计失效。稳健设计可使产品对使用环境变化的不敏感,能保证产品使用的可靠性并降低操作费用。该文提出了将6σ稳健设计方法与序列二次规划法相结合的方法,并以鱼雷楔环联接结构为例进行了优化设计,通过与确定性优化的对比,验证了所提出的优化方法具有良好的优化效果,为工程实际的机械产品的稳健优化设计提供了理论依据。

软磁复合材料永磁电机的6σ稳健多学科设计优化方法

软磁复合材料作为一种新型软磁材料,因其独特的电磁特性被大量地应用于永磁电机的设计和研制中。这种材料三维各向同性,涡流损耗小,且可以直接模压成所需要的结构和形状,从而非常适合于复杂结构的电机设计,如横向磁通电机和爪极电机。为了提高这种电机的工业应用范围,需要展开以下两方面的研究工作:一是多学科设计和优化,主要涉及电磁分析和温度场分析;二是稳健设计和优化,主要考虑的是工程制造过程中的制造误差等因素对电机性能的影响。本文将研究基于多学科设计框架下的软磁复合材料永磁电机的6σ稳健设计优化方法。研究结果显示:新提出的方法能充分地考虑电机的性能参数,如功率和材料价格,同时又能满足温度场的设计要求。相对于传统的确定性设计优化方法,该方法能显著地提升电机的性能和可靠性,为其大规模工业生产和应用打下坚实的基础。

基于6σ稳健性的电动汽车断开式转向梯形优化设计

建立了某电动轿车断开式转向梯形的数学解析模型并进行了相应的试验验证。以转向系实际内、外轮转角关系与理想阿克曼转角关系之差最小为优化目标,根据转向梯形运动特点推导出了约束条件,结合蒙特卡洛方法和6σ稳健性优化设计技术,分别对梯形底角、横拉杆长度、直拉杆长度及齿条长度进行确定性优化和稳健性优化设计分析与比较,分析了不稳定因素对优化结果的影响。结果表明:优化后的转向梯形更接近理想内、外轮转角关系;稳健性优化结果比确定性优化结果具有更高的稳健性和可靠性。

6σ稳健设计在单目标优化问题中的仿真应用

引入6σ设计理念将可靠性理论和容差技术相结合,提出了一种稳健设计优化模型,采用粒子群算法,实现对目标函数的优化。以圆柱螺旋压缩弹簧为应用实例,基于ISIGHT集成MATLAB平台,对圆柱螺旋压缩弹簧的约束函数进行可靠性、稳健性评估,证明了该方法的有效性。

基于6σ稳健性方法的汽车行驶平顺性优化

建立某轿车11自由度的整车平顺性模型,以各个座椅垂向加速度均方根最小为优化目标,以各个悬架的动行程和各个车轮的相对动载为约束条件,结合蒙特卡罗方法和6σ稳健性优化技术,分别对悬架参数进行多目标确定性优化和稳健性优化,分析设计变量波动对优化结果的影响。优化结果表明:优化后的整车平顺性明显提高;稳健性优化结果比确定性优化结果具有更高的稳健性和可靠性。

基于Kriging的泡沫填充锥形薄壁结构耐撞性6σ稳健性优化设计

锥形薄壁结构的耐撞性设计过程中,其设计变量和噪声因素都具有一定的波动性,都存在不确定性.传统的优化设计方法由于忽略不确定因素的影响,当设计变量产生波动时,往往会引起设计最优目标超出约束界限或者目标函数对设计变量的波动极为敏感,从而导致设计失效.为了考虑参数的不确定影响,论文提出了一种结合试验设计技术、Kriging近似建模技术、蒙特卡罗模拟技术和6σ质量控制理念的稳健优化设计方法,并应用该方法对泡沫填充锥形薄壁结构的耐撞性进行了优化设计.优化结果表明,该方法提高了锥形薄壁结构的耐撞性,同时也提高了设计变量的可靠性和目标函数的稳健性.由于在优化过程中调用的是Kringing模型,该方法比传统的优化方法具有更高的优化设计效率.算例表明,该方法具有非常强的工程实用性,能大幅提高产品的设计质量.

基于6σ稳健优化的减速器接触参数优化及误差控制研究

为了降低锥齿轮啮合过程中安装误差,在安装误差前提下采取6σ稳健优化,采取MonteCarlo算法进行抽样,通过多岛遗传算法来优化二阶接触参数且对安装误差进行调整,比较分析确定性优化方法与本文所提优化方法的不同。研究结果表明:未优化参数安装误差印痕中心波动较大;利用确定性优化方法,提高了安装误差的稳定性,可靠度在99.9%以上,波动范围均没有超出优化边界,得到更强稳定性的齿轮系统。各二阶接触参数相应的印痕特点也有明显不同,使得各种安装误差下传动误差得到明显优化。与确定性优化方法相比,6σ优化方法可使传动误差波动降低30%,因此可知6σ稳健设计的可行性更强。文中设计的稳健性方法满足可靠性要求,可以拓宽到其它的机械传动领域。

安装误差下弧齿锥齿轮齿面6σ稳健优化设计

由于航空弧齿锥齿轮传动过程中存在安装误差,其不确定性对齿轮传动中的噪声和稳健性有较大的影响,利用Monte Carlo模拟描述抽样方法与多岛遗传算法对弧齿锥齿轮的2阶接触参数进行设计,将局部综合法和6σ分析法结合形成了弧齿锥齿轮的稳健性优化设计方法,并展开了对安装误差不敏感的稳健性优化设计。结果表明:给定工况下,合理地预设2阶接触参数的取值与容差量可将齿轮传动中安装误差不确定性的稳健性提高至99.9%以上;同时可有效降低弧齿锥齿轮接触印痕、传动误差的灵敏度30%以上,改善弧齿锥齿轮传动的接触性能。验证了文中基于6σ稳健优化设计技术的弧齿锥齿轮稳健性设计方法的可行性。

板料成形优化技术进展与质量工程研究

板料成形过程的优化研究对于改进模具设计、提高产品质量具有重要意义。综述了板料成形工艺优化的研究现状。考虑到在有约束的设计优化中,最优结果常位于约束边界附近,随机因素的波动易导致产品质量不稳定甚至失效,难以保持产品的可靠性和稳健性。为此,本文应用质量工程学中的6σ理念,提出了基于数值模拟的板料成形6σ稳健设计优化方法。