高海拔矿井通风机的合理选型与优化设计

针对通风机及配套电机在高原地区出现严重降效的问题,从通风动力学原理入手,分析空气物理参数对通风机性能和矿井风阻特性的影响,提出高海拔矿井主要通风机的选型方法及优化设计方案。通过改变通风机的状态参数、同型号风机串联的方法可以提高高原风机的性能。实例表明,经优化设计后的主要通风机应用于高海拔矿井是可行的。该研究为高原低气压、缺氧环境的矿山资源开采提供了技术参考。

非圆齿轮行星轮系水稻钵苗移栽机构优化设计与试验

针对现有水稻钵苗移栽机构结构复杂、成本高或工作效率低、振动大等问题,提出一种由1个不完全非圆齿轮、6个非圆齿轮和2个移栽臂组成的非圆齿轮行星轮系水稻钵苗移栽机构。分析了该移栽机构的工作机理,采用一种基于人机交互的参数优化方法,编制移栽机构的优化设计软件,得到一组实现水稻钵苗移栽较优工作轨迹和姿态的机构参数。建立移栽机构虚拟样机,研制移栽机构物理样机,开展虚拟样机运动仿真分析和物理样机高速摄影运动学试验,得到机构移栽臂的秧针尖点静轨迹和姿态。理论计算和实际测量得到的推秧角与取秧角角度差分别为53.52°与52.53°,误差为1.45%;仿真分析、试验测试结果与理论分析结果基本一致,验证了移栽机构设计方法和结果的正确性,以及机构应用于实际机器的可行性。

基于结构功能衍生系数的主动再制造设计

针对传统产品的关键零部件由于服役时间过长、损伤严重而无法再制造的问题,提出结构功能衍生系数的概念。通过研究不同设计参数组合下零件再制造性的变化,建立结构再制造性与设计参数的映射函数模型。并构建衍生系数矩阵及其导数矩阵,反映设计参数改变对结构再制造性变化及变化趋势的影响,为关键件的参数优化设计提供依据。提出基于结构功能衍生系数的主动再制造设计方法,通过参数优化和预设再制造时机下限,保证产品关键零部件的可再制造性。以6L240型号柴油机曲轴为例,验证该方法的有效性和可行性。

基于等稳定水准的中厚板加劲肋优化设计

在柔性加劲理论的基础上,以单轴均匀受压板件为对象,利用小刚度加劲厚板极限强度公式,提出了基于等稳定水准的中厚板加劲肋优化设计的具体方法.优化过程以加劲肋尺寸和数量为决策变量,以单位重量母板的加劲肋用钢量为目标函数,并以加劲板发生整体失稳破坏、肋间母板和加劲肋不发生局部屈曲、加劲板极限强度满足设计要求等作为约束条件.优化工作采用有约束混合整数非线性规划和有约束非线性规划理论,并结合MATLAB和YALMIP优化工具箱进行.算例分析表明,对中厚板采用基于等稳定水准的加劲肋优化设计是安全可行的.在满足相同的加劲板极限强度需求条件下,给出的加劲肋布置形式具有比刚性加劲设计更好的工程经济效益,且板件宽厚比越小,加劲肋用钢量的节约效果就越明显.

双锥罩聚能装药最佳炸高设计方法

为研究聚能装药最佳炸高的设计方法.通过试验获得34°与40°两种上锥角双锥形药型罩聚能装药在6.0,6.5,7.0,7.5和8.0倍炸高条件下的静破甲深度;同时,进行了同实验工况的数值模拟方法研究;在数值模拟方法获得验证后,通过数值模拟获得了不同上锥角下炸高对双锥罩聚能装药破甲深度的影响规律.利用内插值法建立了含药型罩锥角和炸高变量的双锥药型罩聚能装药静破甲深度计算公式,获得了静破甲深度随上锥角和炸高变化的三维曲面;据此,确立了双锥罩聚能装药的最佳炸高.研究结果表明,实验与数值仿真结果一致,验证了所提出的双锥罩聚能装药炸高设计方法的可行性.

全液压制动系统充液阀性能仿真与结构优化研究

充液阀作为全液压制动系统中的关键部件,其充液速度、充液压力等特性对整个系统的性能有直接的影响,为了系统研究结构参数对充液阀工作特性的影响,借助AMESim软件平台建立了全液压制动系统的仿真模型,并利用所搭建的全液压制动系统试验台,验证了仿真模型的有效性。在此基础上,分析了充液阀不同结构参数对充液特性的影响规律,结果表明,主阀弹簧刚度和阀芯节流孔径的改变会影响充液响应时间;控制阀的阀套夹角、钢球直径及调压弹簧刚度是决定充液压力上、下限的关键参数。依据上述结果,利用遗传算法对充液阀的主要结构参数进行了优化,结果表明,优化后的充液时间由2.8s缩短至2.0s,充液响应特性得到较大改善。

具有单向离合器的多楔带附件驱动系统旋转振动建模及参数优化设计

建立有单向离合器装置的三轮-多楔带附件驱动系统的非线性旋转振动数学模型。用Gear数值算法求解从动轮与张紧臂的角度波动。计算结果表明,有单向离合器装置时从动轮与张紧臂的角度波动、各带段的动态张力、带-轮间的滑移率等系统动态特性均明显减小。计算、研究单向离合器弹簧刚度的大小、附件轴与从动轮转动惯量比的大小对系统动态特性的影响。以张紧臂角度波动、单向离合器弹簧扭矩、带-从动轮间的滑移率最小为优化目标,建立单向离合器弹簧刚度和附件轴转动惯量两参数优化设计数学模型。结果表明,优化后的系统参数,三轮-多楔带传动系统的动态特性均得到一定程度的改善。文中单向离合器装置三轮-多楔带传动系统的建模、动态特性求解及参数优化设计方法,为发动机前端附件驱动系统的旋转振动控制提供参考。

双横臂悬架的运动学分析及优化设计

针对某越野车双横臂前悬架,采用有限转动张量法,结合空间解析几何理论知识,推导车轮定位参数随车轮跳动量的变化规律,并与ADAMS仿真结果、实车设计基准值进行对比,据此验证所建模型的正确性。利用Mat lab软件,根据数学模型计算车轮等位参数的变化情况,在对计算结果分析的基础上,针对前轮前束角和轮距的变化范围不满足设计要求的问题,借助ADAMS/Insight模块对悬架硬点位置进行灵敏度分析,并以此为根据进行二次函数响应面法拟合,最后根据拟合函数匹配硬点位置。优化分析结果表明:悬架的运动学性能满足设计要求,验证了此次优化设计的有效性。

基于NSGA-Ⅱ的多目标遗传算法通用涡旋盘的优化设计

利用非劣排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)对通用涡旋压缩机的动静涡旋盘涡旋体高度、涡旋盘主轴转角、涡旋型线基圆渐开角、涡旋型线基圆半径基本参数进行优化设计,使涡旋盘的径向气体力、切向气体力、倾覆力矩、自转力矩、能效比达到最优。给出了优化设计的遗传算法计算方法、数学模型、基于遗传算法数学模型、程序流程图、多目标优化结果。较其他优化方法,NSGA-Ⅱ能较好解决多目标非线性优化问题,最后用优化后的数据验证了该方法的有效性。

基于C#.NET的ANSYS二次开发优化设计技术及应用

采用C#.NET语言、.NET Framework技术、ANSYS二次开发接口技术、ANSYS优化分析技术、ANSYS数据库、文件系统数据库访问封装技术和ANSYS二次开发的专用系统集成技术实现了ANSYS优化分析技术的二次开发。通过压力容器优化分析设计实例也印证了该技术与方法的可行性,为有限元优化设计在复杂结构的深入研究提供了一个高效的研究应用平台。

一种面向整车性能分解技术的多目标系统优化设计方法

构建了一种面向整车操纵稳定性指标分解技术的智能化仿真计算及子系统性能参数优化设计的分析方法流程,归纳出了面向A+级轿车悬架系统外特性参数的典型变化范围带宽,并探索出了一条子系统外特性参数对多个整车性能目标的优化技术路线。运用DOE方法、响应面方法以及基于响应面结果的多目标优化算法,得到了悬架子系统各特性参数对整车操纵稳定性目标的敏感性、贡献率、近似模型以及最优设计值。

侧卸式装载机工作机构运动特性仿真及优化

针对侧卸式装载机工作机构传统优化设计方法的不足和使用中运动特性不佳的实际,提出了在虚拟样机条件下工作机构运动特性仿真及其优化设计的方法。该方法能根据侧卸式装载机工作机构的设计要求,通过建立其三维仿真模型和数学模型,利用ADAMS对工作机构进行运动特性仿真,研究了其自动放平性和举升平移性,之后采用遗传算法对工作机构连杆几何尺寸进行优化设计,并对优化后的工作机构进行运动特性仿真。利用该方法对国产某型侧卸式装载机工作机构研究表明,优化后铲斗自动放平性提高79.1%,工作机构举升平移性增加79.4%,明显地改善了侧卸式装载机工作机构的运动特性。

飞行器气动与隐身性能一体化优化设计方法研究

首先根据多学科综合优化设计理论 ,针对飞行器外形布局设计特点 ,开展飞行器气动与隐身性能综合优化设计方法研究。分别采用线化格林函数法与粘性修正相结合以及物理光学法与等效电流法相结合的方法 ,建立了飞行器气动力特性与隐身特性的计算方法。利用多学科优化设计理论和遗传优化算法 ,开展了关于飞行器气动与隐身性能的协同优化设计方法研究。取得了初步的研究结果。

扭杆式双横臂独立悬架改型设计与运动特性分析

针对某车型扭杆式双横臂独立悬架前轮距加宽的要求,提出了改型设计的几种方案,并根据轮距和定位参数随轮跳变化的曲线趋势确定了最优方案。建立了扭杆式双横臂独立悬架虚拟样机模型,通过对比静态平衡位置时定位参数的理论值与仿真值,验证了模型的准确性。通过分析5种运动特性曲线变化趋势可知,前束角变化最为灵敏,从而可确定上下摆臂各加长40mm、转向器长度不变、转向拉杆每侧加长40mm的方案为最优。

供应失效风险下可替代原材料供应网络的设计问题

研究了供应失效风险环境下可替代原材料的三级供应网络设计问题,供应网络存在由外界干扰而导致供应失效的风险.在保证供应网络弹性水平前提下,为最小化供应网络的期望成本,建立了混合整数规划模型以描述问题并使用优化软件CPLEX进行求解.通过对算例的实验分析,检验了原材料可替代性在供应失效情况下对供应网络的影响.实验结果显示,在供应失效风险环境下,原材料可替代性总是可以降低供应网络的运营成本;能同时供应两种原材料的供应商在与只能供应一种原材料的供应商的竞争中处于明显有利的地位.

基于行星减速器的多目标可靠性优化设计方法研究

将优化技术与可靠性设计理论相结合,以齿轮疲劳强度可靠度和行星轮系配齿条件等为约束,以行星齿轮减速器传动效率高、重量轻、体积小为优化目标,根据工程实践和统一目标函数法建立其优化数学模型,应用混合惩罚函数法、Powell法等多种优化算法对其进行优化设计[1]。通过实例说明,应用这种理论方法可在保证减速器使用寿命的前提下,得到满意的优化结果。

注塑模冷却时间优化设计

针对冷却系统在塑胶模注射成型过程中的重要地位,利用专业模流分析软件MOLDFLOW对注塑抽屉的冷却系统中冷却时间的优化进行了研究。重点介绍了MOLDFLOW软件对模具冷却系统进行计算机模拟分析的过程,主要对模具冷却回路和冷却时间进行了优化设计,获得了高预测质量的产品,进一步说明合理的冷却系统设计对提高产品质量、缩短成型周期、提高生产率和降低能耗提供了有利保证。

一种水下电缆连接器及其优化设计

针对某水下监测系统中电缆在水下无法维护,工作可靠性较低的问题,提出并设计了一种可切换控制的连接器.由它实现的电缆分时工作及缆芯备份将提高电缆供电和通信的可靠性.文中分析了连接器在半双工和全双工方式下的可靠度和实现的复杂度,其中连接器使用的开关数量代表了实现的复杂度.根据全概率公式分别得到了两种工作方式下可靠度最高的连接器设计方案.最后以6芯电缆为例说明了可切换控制连接器的设计及优化方法.

基于社会模型改进粒子群算法的翼型优化设计

为了解决粒子群算法在寻优过程中全局最优和局部最优的矛盾,通过在粒子群算法优化过程中引入鱼类的聚群行为,发展了一种基于社会模型的改进粒子群算法。算法以粒子可视范围的不同用法为基础,提出了两种不同的优化策略,同时探讨了种群规模等参数对算法性能的影响,并通过函数测试结果证明了两种优化策略的有效性和不同的优化特性。将改进的优化算法应用在翼型的气动优化中,显著改善了翼型气动特性,提高了算法的全局搜索能力,取得了良好的优化效果。

汽轮机中低压缸连通管变形分析与优化设计

汽轮机中低压缸连通管在运行时会产生很大的应力直接传递到汽缸上,引起汽缸变形,造成低压缸漏汽。针对这一问题,利用有限元技术对现有连通管的应力分布及变形情况进行了模拟分析,模拟的结果与电厂低压缸连通管测量的变形实验数据有较好的一致性,验证了有限元分析结果的有效性。重新对连通管的结构进行优化设计,取消了膨胀节,并进行了有限元分析。研究结果表明,改进后的连通管在设计工况下的应力及变形量相较于改进前的连通管大大减少了,这为大型高温高压设备的优化设计提供了一种新思路。