关于CAD技术在机械可靠性优化设计中的应用研究

机械可靠性优化是机械产品开发的重要组成部分,其优化效果将贯穿于机械产品设计、生产、加工和制造的全生命周期。而将CAD技术应用于机械产品的可靠性优化设计过程中,可以将信息技术与产品设计相结合,实现数据互通,建立信息共享平台,提高机械产品设计效率,有效保证产品质量。本文利用SolidWorks软件完成了销轴的模型创建和应力有限元分析,找到了销轴的结构设计的薄弱点,提高了销轴结构设计可靠性。

基于Motor-CAD的六相容错永磁同步电机仿真设计

为检验六相永磁同步电机的工作性能,对永磁同步电机的结构与特点进行分析,确定了其定转子内外径尺寸、气隙、槽型、轴向长度、极槽数等主要参数;基于Motor-CAD电机仿真软件,对六相容错永磁同步电机进行电磁计算,分析了不同齿宽、槽圆角半径、槽数、永磁体弧长下电机转矩脉动、齿槽转矩的变化,得到了转速为1500 r/min下的转矩脉动、齿槽转矩、电机最大可能转矩等电机性能指标,并采用螺旋水道水冷方式对电机进行冷却设计,求解出电机各部分的温度数据。通过仿真实验发现,设计的电机符合转矩和温度要求。

从计算机辅助设计(CAD)到人辅助设计(HAD)--一种等几何拓扑优化方法

本文提出了一种新的设计模式——人辅助设计,以取代传统的计算机辅助设计。在人辅助设计中,计算机可以通过一种新的等几何拓扑优化自动完成整个产品设计,而人类仅需协助轻微修改设计以满足要求。文中提出了一种嵌入域等几何拓扑优化用于设计具有不规则设计域的复杂模型,并且可以基于分层等几何拓扑优化结果自动生成优化结果的可编辑几何模型。测试了三个算例以验证所提出的等几何拓扑优化模式,包括一个具有规则设计域的3D悬臂梁,一个具有不规则设计域的汽车零件和一个具有多尺度结构的MBB梁。结果表明,所提出的等几何拓扑优化模式可以自动生成高质量的优化模型。因此,该技术具有成为革命性技术的巨大潜力,将当前设计模式由计算机辅助设计转变为人辅助设计。

弧面分度凸轮机构智能CAD系统的研究

将人工智能引入到弧面分度凸轮CAD技术中 ,实现了弧面分度凸轮机构智能CAD系统。该系统不仅将方案选择、参数优化设计、廓线生成及运动仿真、零件CAD和AutoCAD绘图等集为一体 ,而且还实现了多目标参数优化设计 ,并可应用模糊原理完成材料选择 ,扩展了一般CAD系统的功能。

基于BP网络和遗传算法的蜗杆传动优化设计CAD系统

如何将优化方法和CAD建模过程无缝集成在一起是一个急需解决的有重大应用价值的课题。以蜗杆传动优化设计CAD系统的开发为例进行了初步探索。首先介绍了蜗杆传动优化设计的两大关键技术:基于BP网络实现图表的逼近,基于遗传算法求解混合离散变量优化问题。然后根据国家最新标准,建立蜗杆传动优化设计的规范化数学模型。最后介绍了Visual Studio 2008环境下采用Pro/Toolkit二次开发Pro/ENGINEER Wildfire 4.0软件开发蜗杆传动优化设计CAD系统的过程。

CAD/CAPP集成中公差的模糊优化设计

在分析 CAD/ CAPP公差设计现状的基础上 ,指出在 CAD/ CAPP公差设计中模糊因素存在的客观性和不可避免性 ,运用模糊优化理论 ,提出了一种新的并行公差模糊优化设计数学模型 .

冲切模具CAD三维标准件库的开发与应用

通过研究CATIA系统的数据组织结构、产品设计思想以及相关应用模块,利用CATIA的二次开发工具CAA及VC软件,建立了全面的冲切模具CAD三维标准件库,并结合轿车上横梁加强板的冲切模具CAD设计实例,对标准件库的功能及使用方法进行了说明.研究成果对制造业特别是汽车、航空、船舶的冲压模具的CAD/CAM/CAE具有参考价值.

全柔性化CAD技术及其应用

在参数化基础上发展起来的全柔性化ＣＡＤ技术为ＣＡＤ技术领域引进了全新的概念，它将ＣＡＤ技术提高到一个新的发展阶段。本文介绍了全柔性化ＣＡＤ技术及其系统—Ｔ－ＦＬＥＸＣＡＤ系统的主要特点与功能。

固体火箭发动机集成初步设计CAD系统研究

系统论述固体火箭发动机设计的特征后 ,构造了发动机 CAD系统框架 ,并对该系统的主要组成模块的设计进行了有效的探索 ,加速了 CAD技术在固体火箭发动机设计中的应用。已成功地研制了系统的几个重要模块 ,在工程中得到了应用 ,并提出了可行的深入研究方案。研究结果可为固体火箭发动机 CAD系统研制提供重要的技术参考。

基于图形库与数据库的缓冲包装CAD系统

介绍了缓冲包装CAD系统 (CPCAD)的总体结构、功能模块以及关键技术。系统以图形库和数据库为基础 ,基于VB平台开发 ,实现缓冲衬垫与瓦楞纸箱的一体化设计 。

2K-H型行星齿轮减速器优化设计及其CAD系统

讨论了行星齿轮减速器设计中的模糊优化因素 ,建立了优化数学模型 ,研究了

基于均匀设计和NN-GA的CAD模型多目标直接优化方法

提出了一种基于试验数据的多目标直接优化方法,该方法采用均匀设计原理安排试验方案,利用三维CAD模型的参数化驱动特点,完成虚拟试验过程和数据获取,以试验数据为训练样本,建立了CAD模型参数与目标之间的非线性映射关系的神经网络模型,运用Pareto遗传进化算法和小生境技术对CAD模型进行多目标参数优化,可在指定区域内找出CAD模型的Pareto最优解集。

基于参数化CAD模型的飞行器气动/隐身一体化设计

提出一种将CAD软件与气动/隐身多学科设计优化相结合的方法。该方法的流程为:(1)建立外形参数化数学模型;(2)应用CATIA二次开发技术,自动生成三维CAD模型;(3)从该模型上提取气动和隐身计算所需的外形数据;(4)应用多目标优化算法进行气动/隐身一体化设计。以一个翼身融合体飞行器气动/隐身一体化设计为例,详细阐述流程的具体实现过程。结果表明这种方法具有如下优点:(1)充分利用了CAD软件精确的参数化建模功能;(2)为气动分析和雷达散射截面(RCS)计算提供了一个统一的外形模型;(3)能从CAD模型中获取容积、表面面积等几何特征信息;(4)优化结果直接反映为三维CAD模型。这些优点使得该方法具有实用意义。

基于CAD模型的齿轮辐板优化设计

对一种基于二维CAD模型的齿轮辐板优化设计方法进行了研究。探讨了其优化数学模型的建立方法,包括设计变量的选择、目标函数的确定及约束条件的选取。讨论了模型的数据结构及有关参数的计算,开发了齿轮辐板优化设计通用计算程序。并对某直升机减速器中的一薄辐齿轮辐板进行了优化,有效地减轻了齿轮的重量,取得了良好的效果。

离散元法软件与CAD软件集成开发研究

提出由机械部件的CAD模型(CAD设计图)建立其离散元法分析模型的方法,在此基础上实现了CAD软件与自主研制的离散元法分析软件集成,从而构建一种集设计和性能分析评价于一体的集成设计分析软件,为与散粒物料接触作用的相关机械部件的优化设计和虚拟设计提供了一种新方法和新工具。本文介绍了该集成设计分析软件的研究进展情况及下一步需解决的问题,并展望了应用前景。

非H封闭式周转轮系参数化CAD系统

按给定的总传动比iIO,在满足效率许用值和承载能力的前提下,对非H封闭式周转轮系建立了以体积最小为目标,满足多种约束条件的优化设计数学模型,同时给出了非H封闭式周转轮系参数化CAD系统.

参数化复摆颚式破碎机CAD系统的研制

研究了一个参数化复摆颚式破碎机CAD系统的整体设计方案、原始整体设计参数输入模块的功能、整体机构参数优化模块的设计计算的依据、过程、优化结果以及参数化绘图模块的开发方法 .实验结果表明 ,整个系统将复摆颚式破碎机的传统设计计算、参数的优化设计与计算机参数化自动绘图有机地集成在一起 。

基于CAD/CFD技术的注水单流阀阀口优化设计

为提高注水单流阀的工作性能并延长其使用寿命,采用CAD和CFD相结合的方法来对注水单流阀的阀口结构进行优化设计。首先确定阀口倾角和开度为单流阀阀口的待优化结构参数,并采用CAD技术对单流阀的阀口结构进行三维参数化建模,然后应用计算流体力学软件FLUENT对单流阀的27个阀口模型进行三维流场仿真计算。通过设立阀口迎流面单位长度受到的剪切力、液流喷射速度和角度3个性能评价指标对各单流阀阀口模型的流场计算结果进行评价,得出阀口倾角为30°、阀口开度为0.8mm为注水单流阀阀口结构的最优设计参数。

CAD系统的二次开发在飞机构型优化中的应用

飞机概念设计优化目前存在的主要问题是分析对象的几何描述过于简单、描述不统一和修改困难,造成分析计算可信度不高而且不同学科分析模块间信息很难转换。从建立一个三维运输机参数模型入手,通过CAD系统的二次开发,将模型集成到设计优化框架中,应用高信度的计算流体方法(CFD),以飞机起飞重量最小为目标完成构型优化。

基于CAD/CFD的方形锥管布浆器结构优化设计

针对方形锥管布浆器布浆不均匀的特性,提出一种基于CAD/CFD(计算机辅助设计和计算流体动力学)一体化的方锥形总管结构优化设计方法,以探寻方锥总管的合理结构形式。该方法整合了几何体设计、网格划分、数值求解过程,通过布浆支管束质量流量输出结果与设计目标的对比评价,依据流动中流体速度与压力之间所满足的伯努利方程关系,不断调整几何体的设计参数———方锥形布浆总管后壁高度hi(x),重复几何体设计、网格划分及数值计算过程,直至满足设计目标。结果表明,结构优化设计后总管的后壁形状是一条复杂曲线,在总管大端及回流端与简化型总管后壁相比有明显差别。总管内压力分布更为均匀,各支管对应位置的压力接近水平线型分布。支管束的质量流量分布与期望值线更为接近,质量流量偏差均小于1%。