基于伴随方法的动态非定常气动外形优化设计

为实现动态非定常条件下的气动外形优化设计,基于非定常形式的欧拉方程及伴随方程,建立了一套完整的针对非定常动态问题的气动外形优化设计方法,并采用所建立的方法,对俯仰振荡的NACA0012翼型在跨声速(Ma=0.8)及限制条件下进行了翼型时均减阻外形优化. 对优化设计的结果进行了分析. 研究结果表明:该动态非定常气动外形优化设计方法具有较高的可靠性和实用性.      

高速离心泵转子系统动态优化设计

目前高速离心泵转子系统动态优化设计一般多限于求在自振频率禁区约束下的转 子重量最轻问题，用数学规划法或准则法求解。本文对高速离心泵转子系统进行符合 工程要求的较全面的动态优化设计，采用有限元分析手段；以动柔度为目标函数（考 虑强迫振动），考虑自振频率禁区、转子强度和刚度等约束，采用作者提出的摄动逆 求法或者将其与数学规划法相结合的方法求解。以 ＣＹ型液下泵为实例，重分析 １～２ 次。本优化方法亦可推广用于其他机械系统动态优化设计。     

混合遗传算法在同步电动机优化设计中应用

采用混合遗传算法对—新结构电机—转子磁极贴式永磁同步电动机进行优化设计的研究,论述了程序编制过程,给出了优化数学模型及优化结果,并对采用一般遗传算法和混合遗传算法进行优化设计的结果进行比较,得出了混合遗传优化寻优速度较快的结论。     

大跨越输电塔的结构优化分析

为了研究和解决大跨越输电塔的优化设计问题,以结构截面、根开和腰部尺寸为设计变量,以结构质量为经济性优化目标,以结构各构件应力比差的平方和为等强度优化目标,提出了经济性等强度优化设计方案,建立了优化目标函数,并采用APDL语言编制了相应的优化程序,利用基于共轭梯度法的一阶优化算法对优化目标函数进行了求解.优化计算结果表明,经济性优化设计方案侧重于节省钢材,等强度优化设计方案则侧重于结构的等可靠性,而经济性等强度优化设计方案既可以满足工程的经济性要求,又可以适当提高结构的整体安全性.     

模糊优化法在滚削加工中的应用

文章采用了模糊优化设计方法对滚削加工中的加工变量进行了优化，同时又对滚削加工变量进行普通优化设计和非优化设计，将三者结果加以比较，从而得出模糊优化是目前优化设计中一种较为理想的方法。     

煤层气井有杆泵优化设计方法研究

目前煤层气井多采用有杆泵的方式生产,但目前还没有针对煤层气井的有杆泵优化设计方法。从流入动态、下泵深度、载荷计算、冲程冲次的选择等几个方面比较了煤层气井与常规油气井有杆泵优化设计的差别,并给出了煤层气井定产量优化设计方法。最后以河东煤田柳林区块两口井为例进行了优化设计,结果表明优化后的抽油机的生产情况明显好于优化前。     

铁塔的优化设计

介绍铁塔的优化设计概况，提出用动态规划法和满足应力准则法相结合的方法对铁塔进行优化设计。     

螺旋千斤顶螺纹副优化设计

采用非传统优化设计方法 ,以螺旋千斤顶螺纹副体积最小为目标函数 ,用MATLAB语言优化工具对其进行优化设计 ,并给出了计算实例     

考虑扭转振动的有阻尼齿轮传动动态性能优化设计

建立了有阻尼齿轮扭转振动数字模型和动态优化数学模型,以振动加速度的均方根值最小为优化目标函数,以其中的连续参数作为设计变量,并对啮合过程中最大动载荷加以限制进行齿轮副的动态性能优化设计。实例优化结果表明,在各种转速下优化目标函数值均比常规设计要小得多,从而为齿轮传动的设计提供了一定的参考价值。     

永磁接触器操动机构多目标动态优化设计

针对圆柱形单稳态永磁接触器操动机构的多目标动态优化设计问题进行了研究.首先给出了操动机构的模型和工作原理,以及各个部件电磁设计方法,获得操动机构的初步设计方案.在此基础上,建立了以体积、平均合闸时间和撞击能量为多目标的最优化模型,运用自适应模拟退火算法进行多目标动态优化设计,提高其静动态综合特性.以75 A永磁接触器操动机构为具体优化对象,比较了优化前后的尺寸和优化目标,综合指标优化率为19.0%.不同气隙下的静态力特性计算与实测结果最大相对误差为7.4%,不同合闸相角时的动态特性仿真曲线均与相应实验结果吻合很好,验证了多目标优化设计模型和方法的有效性与正确性.     

发动机配气机构凸轮-从动件接触应力分析

配气机构中凸轮与从动件是一对重要的摩擦副,较易出现磨损、擦伤、劈裂等破坏。针对凸轮与从动件之间容易产生破坏的情况,通过改变气门弹簧的预紧力与刚度,以降低凸轮与从动件之间的接触应力,减少凸轮从动件间的接触破坏。利用AVL EXCITE Timing Drive建立某发动机配气机构单阀系动力学模型,对不同转速下的模型进行动力学分析。在Design Explorer中进行拉丁超立方试验设计,再通过Nelder-Mead算法对得到的试验数组进行优化,得出最佳的接触应力、弹簧预紧力与刚度的组合。试验与优化过程中,通过设置接触损失角和气门落座速度两个约束条件对优化结果进行约束,以防止弹簧预紧力与刚度的变化对机构整体的影响。优化得到的弹簧预紧力与刚度使得不同转速下最大接触应力均有所降低,且未出现飞脱现象。     

圆柱螺旋弹簧可靠性优化设计

首先分析了圆柱螺旋弹簧静强度和疲劳强度可靠性模型建立方法,推导了其可靠性计算的公式和应力强度的分布形式.其次为充分发挥零件材料的效能同时又要考虑到零件的可靠性指标,以圆柱螺旋弹簧的质量为优化的目标函数,利用机械可靠性设计和机械最优化设计方法,在弹簧常规约束和可靠性约束基础上,建立了可靠性优化设计计算模型.最后,结合优化工具和上述优化模型对具体实例进行了应用计算,并分析对比了可靠性优化设计和常规优化设计的结果,说明所提可靠性优化设计方法实用、可靠,能最大程度地满足设计要求.     

麦弗逊悬架系统动力学分析与仿真

利用ADAMS/Car整车设计软件包对某典型车型的前悬架系统进行了动力学建模,对前悬架选取4种工况进行动力学仿真,得出了悬架弹簧反作用力与弹簧位移关系的曲线,仿真结果与实验结果基本吻合。研究结果表明:汽车前悬架仿真是可行而实用的,可用于指导前悬架设计和参数优化。     

基于Matlab的空气弹簧悬架的鲁棒控制仿真

建立了空气弹簧悬架系统的二自由度动力学模型,用Matlab/Simulink计算出车身垂直振动加速度均方根值,构建了以加速度均方根值为目标函数的优化设计模型,对空气弹簧参数进行了动力学优化。仿真结果表明,车辆的行驶平顺性可明显改善。     

基于载荷谱的传动箱体轻量化设计研究

针对某特种车辆综合传动箱体强度过剩,质量过重的现状,需要对箱体进行优化.传统的优化方法是基于转速转矩的经验公式计算一个较大的动载系数,减少后续优化空间.此方法主要基于台架试验载荷谱获得动载系数及应力约束.建立箱体应力分布特征,筛选测点位置,对该箱体进行台架试验,测得危险部位的载荷谱.对载荷谱进行处理获得动载系数,对箱体支撑力进行修正.对箱体进行拓扑优化与尺寸优化,达到轻量化的目的.     

具有动应力、动位移可靠性约束的结构优化设计

讨论了随机参数结构在微机荷载激励下的优化设计问题,建立了具有动应力、动位移可靠性约束和设计变量上、下限约束的工程结构优化数学模型,并将可靠性约束等束显示化为常规约束,优化中采用复合形法求解。算例表明了文中建立的优化模型和提出的求解方法的正确性与可行性。     

柔性飞机起落架设计探析

以弹性飞机的三质量块等效模型、油气缓冲器多方指数气体弹力模型、油气缓冲器速率平方油孔阻力模型、幂函数轮胎力模型进行弹性飞机着陆动力学模拟,采用柔性飞机起落架优化设计方法,研究了机体结构振动对起落架设计参数优化的影响,探讨了改进柔性飞机起落架设计的被动控制方法。     

基于可靠性分析的太阳电池阵驱动弹簧设计

以太阳电池阵驱动弹簧为研究对象,建立动态可靠性模型,并提出太阳电池阵驱动弹簧的可靠性优化设计方法。在建立动态可靠性模型过程中,假设载荷历程为Poisson过程,并考虑驱动弹簧参数的变化对应力及强度分布的影响。通过灵敏度分析,提出基于动态可靠性模型的优化设计方法。算例研究表明:即使在强度不退化的情况下,驱动弹簧的可靠度仍然随着时间的增加而降低。同时,失效率曲线与偶然失效期浴盆曲线相一致。此外,基于传统应力-强度干涉模型的可靠性优化方法可能由于忽略了可靠性的动态特性而使设计结果具有较高危险性。     

某型发动机压气机叶-盘结构优化分析

为快速提高后续批次发动机推重比,针对压气机转子叶-盘-鼓基本结构单元,基于通用有限元软件优化设计平台和循环对称结构静应力分析方法,在不改变叶片气动外形、盘鼓连接半径等强约束条件下,通过合理预设需优化位置的形状和尺寸设计变量,建立从榫头-榫槽连接式叶盘结构到整体叶盘结构的两步优化方法,缩减了优化迭代过程中结构静应力计算用的三维有限元模型规模,提高了优化效率。运用该法对某发动机高压压气机第三级叶盘结构进行优化设计,将最大转速下叶、盘、鼓的离心和气动载荷施加到优化迭代过程中、结构静应力计算用的有限元模型上,同时设置既可线性求解又能计入接触面上真实应力状态的叶、盘、鼓间的接触,贴合承载和接触实际。采用一阶方法进行优化求解,得到满足约束条件的尺寸设计变量解。对比分析优化前后结构的应力分布,证实该法有效,在保证结构可靠性的前提下,获得了较好减重效果。     

Design of Optimal Weight for a Gear Transmission System Using Hybrid Taguchi-Genetic Algorithm

The gear transmission system has been widely applied in mechanical systems, and many high-performance applications of these systems require low weight. With the aid of establishing the optimization model of the gear transmission system that consists of an objective function and some constraints (for example, the bending stress, the contact stress, the torsional strength, etc.), the optimal weight design of the gear transmission system can be transformed into the optimization problem for the objective function under the constraints. Moreover, both the shaft and the gear of the gear transmission system are considered simultaneously in our design. The hybrid Taguchi-genetic algorithm (HTGA) is employed to find the optimal design variables and the optimal weight of the system. An illustrated example for the single spur gear reducer is given to show that the optimal weight design problem can be successfully solved using the proposed design scheme. It also proves the high efficiency and feasibility of the algorithm in the gear design.