车辆底板冲压的响应面拟合与改进蜂群算法优化

为了减小车辆底板冲压件的最大减薄率,提出了基于改进蜂群算法的工艺参数优化方法。选择压边力、冲压速度、模具间隙为优化参数,依据最优拉丁超立方抽样法设计了实验,使用Dynaform有限元软件得到了实验仿真结果。建立了质量参数与工艺参数的响应面模型,经决策系数法和预测误差法验证,此模型的拟合精度和预测精度较高。将冲压工艺参数组合设置为蜜源位置,将参数优化问题转化为蜂群搜索最优蜜源问题。为了提高优化质量,对观察蜂的选择概率进行了改进,改善了算法的优化性能。经验证,改进蜂群算法的优化能力优于传统蜂群算法。使用优化参数得到的冲压件厚度分布均匀。使用优化后参数进行实际生产验证,冲压件最大减薄率为18.1%,与现行工艺参数相比,减薄率得到了有效降低,说明了冲压工艺优化的有效性和可实现性。     

高速压力机机身振幅最小化的传动机构智能优化

为了减小高速压力机机身的振动幅度,提出了基于人工蜂群算法的传动机构的优化方法。介绍了传动机构构型,建立了机身的3自由度振动模型;求解了机身所受的激励载荷和动态响应,并基于机身动态响应建立了传动机构的优化模型;优化机身参数,并确定了参数的取值范围;通过巧妙设置蜜源编码方法和蜜源评价方法,将最优参数求解问题转化为蜂群搜索最优蜜源问题,并使用人工蜂群算法求解了最优参数组合。经验证,优化后的机身在X轴向的振幅减小了24.68%、Y轴向的振幅减小了66.67%,扭转方向的振幅减小了30.13%,综合目标函数减小了31.82%,说明经过参数优化,机身在3个自由度上的振幅大大减小,极大地提高了高速压力机的性能。     

基于响应面法的弹支轴承外圈的结构优化设计与实验验证

为提高弹支轴承外圈刚度设计的准确性,通过ANSYS Workbench对3种不同结构参数的外圈静刚度进行仿真分析,得到不同载荷作用下外圈最大变形量。采用最小二乘法分析载荷与变形量的线性关系,确定外圈刚度值,得到符合实际刚度需求的外圈有限元模型并进行响应面优化分析。以刚度值为优化目标,以外圈弹支梁宽度、长度和数量为设计变量,通过响应面优化对弹支轴承外圈进行分析,从而得到最优的设计参数。为确保优化结果的准确性,将最优模型重新进行有限元分析以及实验验证。将最优解的设计方案与初始设计方案对比,结果表明：在满足设计变量约束范围的前提下,最优设计解的刚度优化结果与目标误差值小于1%。由此可见,采用响应面优化提高了加工效率,缩短了设计周期,进一步提高了支承刚度的准确性。     

短应力线轧机端盖分析与优化设计

对短应力线轧机轴承座外侧静迷宫端盖的结构进行优化分析,以减轻端盖的质量、提高端盖的强度与刚度。以减少静迷宫端盖质量和最大应力应变作为优化目标,使用Creo建立端盖的参数化模型,通过ANSYS Workbench进行静力学分析,构建响应曲面模型并进行敏感度分析,最后通过MOGA算法对端盖设计参数进行最优求解。优化后与初始值相比,端盖质量减少了16.58%,等效应力降低了22.10%,等效弹性应变下降了20.39%。优化后实现了端盖的轻量化,提高了设计强度和刚度,为以后短应力线轧机的设计优化提供了参考。     

改进ABC算法的串联机械臂多目标优化

针对串联机械臂工作时间最优、能耗最优、脉动最优的轨迹优化问题,提出一种基于改进人工蜂群算法的多目标轨迹优化方法。文中采用5次NURBS曲线插值法建立工作轨迹数学模型,构造高阶连续关节运行轨迹并对其进行合理规划。以串联机械臂运行时间、能量消耗和脉动冲击为目标建立目标函数,通过改进人工蜂群算法进行优化设计并获得Pareto最优解集,运用归一化权重目标函数获取期望解。选择PUMA560串联机械臂进行仿真分析,结果表明:5次NURBS曲线轨迹规划方法有效构造平滑轨迹,改进人工蜂群算法能够实现满足约束条件的多目标优化,验证了算法的有效性,为后续研究奠定基础。     

数控机床滚珠丝杠副优化设计

滚珠丝杠是数控机床重要的传动部件,它的精度与可靠性直接影响加工零件的质量。以滚珠丝杠副的疲劳寿命和静载荷为约束条件,以滚珠丝杠副的体积最小为目标函数建立数学模型,利用Matlab程序实现滚珠丝杠的优化设计。实例证明,该方法在保证滚珠丝杠疲劳寿命和刚度的前提下可有效减小成本,符合产品开发要求。此方法简单、实用,并可应用于同类产品的优化设计。     

采煤机滚筒调高智能化控制系统优化设计

为提高采煤机滚筒调高智能化控制精度,对基本萤火虫算法进行改进。对采煤机滚筒调高智能化控制系统进行数学建模,利用改进的萤火虫算法进行滚筒控制系统PID参数寻优,并搭建滚筒调高智能化控制系统Simulink仿真模型;对采用改进和基本萤火虫算法系统的响应进行分析。结果表明：系统在阶跃信号、斜坡信号及不同类型干扰信号情况下,改进萤火虫算法优化的PID控制器的系统响应性能和抗干扰性能均得到明显改善;阶跃信号下,优化后系统的超调量减小21.6%;斜坡信号下,优化后系统超调量减小38.4%;脉冲干扰信号下,优化后系统超调量减小21.9%;阶跃干扰信号下,优化后系统超调量减小33.2%;随机干扰信号下,优化后的响应曲线波荡范围减小40.1%。     

汽车尾气后处理系统铝泵体的精锻工艺智能优化

为了提高铝泵体精锻过程中的材料利用率和模具使用寿命,建立了目标参数与工艺参数的响应面模型,提出了基于人工蜂群算法的参数优化方法。介绍了汽车尾气后处理系统中铝泵体的中间体和坯料,并设计了开式模锻模具。使用中心复合实验法设计了4因素5水平的30组实验,基于Deform-3D有限元软件得到了实验结果。使用二阶响应面模型建立了目标参数与工艺参数之间的回归关系,利用模型的决定系数验证了模型的拟合精度。设计了蜜蜂位置和蜜源适应度函数,成功地将最优参数优化问题转化为人工蜂群搜索最优蜜源问题。经实验验证,优化后的铝泵体锻件填充饱满、力学性能参数满足标准要求。且优化后的材料利用率提高了4.41%,模具使用寿命也得到了极大提高。     

大型快锻压机活动横梁轻量化设计研究

快锻液压机活动部分重量对控制精度及能耗影响较大,是主机中的关键零部件。目前的活动横梁存在质量较大、刚度不匹配等问题。因此,本文以大型快锻压机的活动横梁为切入点,应用拓扑优化、响应面分析等技术,建立以刚度为约束,质量最小为目标的有限元模型,求得活动横梁的拓扑优化结果及内部筋板的最优尺寸,之后进行模型重构,并对优化后的结构刚度进行验证分析。优化后的活动横梁减重比为4.3%,受力最大变形降低率为19.4%,同时活动横梁的前六阶固有频率均有所提升。优化后活动横梁质量减小,刚度略有提升,节约材料成本约20万元,并提升了压机的控制精度及锻造频次。     

采用响应面法的圆盘造球机可靠性优化设计

为提高圆盘造球机的工作性能,提出一种对盘体进行轻量化优化思路。利用ANSYS Workbench对造球机的盘体进行静刚度和强度校核,通过灵敏度分析得到影响其质量和最大等效应力的关键参数,借助二次响应面法对盘体进行轻量化优化设计,并建立考虑质量和最大等效应力的可靠性计算模型,运用六西格玛设计准则得到其质量和最大等效应力的概率分布,得出优化前后盘体的可靠度。对优化前后的盘体结构进行比较,其结果表明:在最大等效应力降低10.88%,薄弱方向部位静刚度提升10.56%的同时,其质量下降16.35%,这既达到了轻量化的目的,又提升了其静刚度和强度,并且其可靠度提高了7%,使造球机的性能得到了改善,为其优化设计提供了理论依据和参考。     

基于响应面和神经网络模型的7003-T4铝合金防撞横梁拉弯成形多目标优化

以截面形状为目字形的7003-T4铝合金型材为研究对象,以防撞横梁质量最轻和型材拉弯成形之后的截面畸变量最小为目标,以回弹量和最大减薄率为成形质量约束,以横梁摆锤碰撞时摆锤侵入位移为刚度约束,基于有限元仿真技术和NSGA-Ⅱ多目标优化算法,对型材筋的分布、厚度分布以及拉弯成形时的预拉力大小和摩擦系数进行优化设计。研究表明:在没有补拉阶段的型材拉弯成形过程中,影响型材成形后回弹量和截面畸变量的敏感因素顺序为:预拉力大小、摩擦系数;所建立的防撞横梁质量以及摆锤碰撞刚度的多项式响应面模型和回弹量、截面畸变量以及最大减薄率的神经网络模型均具有较高的精度;通过NSGA-Ⅱ多目标优化算法获得型材结构-工艺参数的Pareto最优解。     

基于优化的金属打包机箱体可靠性分析

针对金属打包机箱体结构轻量化问题,对响应面优化后的打包机箱体进行可靠性分析,提出一种将响应面优化理论与可靠性分析相结合的新方法。采用中心复合设计方法拟合出响应面并通过参数灵敏度分析确定设计变量,在满足箱体的强度、刚度条件下,进行响应面优化,得出打包机箱体的最小质量;再以此为基础重新建立箱体三维模型,并根据打包机箱体的强度、刚度可靠性评价标准,获得优化后箱体结构的可靠度和六西格玛水平。结果表明:优化后的箱体质量减轻了9.11%,箱体的可靠度为97.50%,这不仅提高了箱体的强度和静刚度,还减轻了箱体质量,并保证了箱体的可靠性,为其他大型工程机械的设计提供了新思路。     

车辆A柱加强板热冲压工艺的NSGA-Ⅱ多目标优化

为了提高车辆A柱加强板的热冲压质量,提出了响应面法与NSGA-Ⅱ算法相结合的工艺多目标优化方法。以最小化冲压件的最大减薄率和最大增厚率为优化目标,选择板料初始温度、摩擦系数、上下模压料力等作为优化参数,使用Box-Behnken方法设计了4因素3水平实验,依据Autoform有限元软件得到了实验仿真结果。基于二阶响应面法,拟合质量参数-工艺参数之间的非线性关系,经决定系数法检验,响应面法的拟合精度较高。通过基因编码将优化问题转化为寻优问题,使用NSGA-Ⅱ算法搜索到多目标优化的Pareto前沿解。选择Pareto解集中的一个优化方案:初始温度为947.25℃、摩擦系数为0.429、上模压料力为3.06 MPa、下模压料力为1.05 MPa。经仿真和实验验证,优化后冲压件的最大减薄率均值减小了6.79%,最大增厚率均值减小了8.47%,说明优化后冲压件质量明显提高。另外,优化后冲压件的标准差略有下降,说明优化后冲压件质量的一致性略有提高。     

双主轴铣削加工中心立柱的静动特性分析及多目标优化

针对采用传统方法设计的立柱静、动刚度存在薄弱和不足的问题,通过建立立柱受力模型,对立柱进行静力分析、模态分析以及谐响应分析,确定立柱静动刚度薄弱的部位和方向;根据分析结果,选取8个结构尺寸为设计变量,以总变形量、前3阶频率加权平均值和质量为优化目标,建立多目标优化数学模型,通过多目标遗传算法和灵敏度分析得到优化结果。结果表明:立柱总变形量减小了5.5%,质量减少了1.2%,前3阶频率加权平均值增加了2.17%,X、Y方向峰值响应分别减小了75.5%、75.44%,达到了优化的目的。     

基于FCM改进遗传算法的工字梁多目标优化设计

为了对工字梁结构进行优化设计,建立了以工字梁横截面积最小和给定负载条件下的最小化静挠度最小为目标函数,以满足梁的弯曲强度条件及截面尺寸限制条件为约束条件的多目标优化模型,并提出了一种基于模糊C均值聚类改进的多目标优化算法来对其进行求解。该算法利用FCM的模糊划分和最大隶属度来对交配选择过程进行交配约束限制。将该算法与其他典型的多目标优化算法在GLT系列测试函数上进行对比测试,结果表明所提出的算法性能更好,能得到具有更好收敛性且分布更均匀的Pareto前端。工字梁实例的求解也证明了该算法的优良性及实用性。     

高刚性轻量化研球机床身结构优化设计

为提高研球机床身的静动刚度并减少床身质量,建立床身结构的有限元模型,通过有限元分析获得机床床身的静动态特性以及低阶固有频率。在此基础上利用尺寸优化和拓扑优化设计方法,对其进行了以减轻质量和提高结构刚度为目标的结构优化设计,最终完成对床身的综合优化。将优化后的床身与原床身进行比较,结果显示:综合优化后的床身最大变形量减少了19.45%,最大应力减小了12.24%,床身的质量下降了3.52%,并且前5阶固有频率均有明显提高。通过综合优化,提高了床身的工作性能,减轻了床身质量,该研究结果对提升机床床身刚度提供参考。     

基于响应面法的花键套振动冷挤压参数多目标优化

为提高花键套的成形质量,以降低花键套振动冷挤压的最大成形载荷和提升齿形晶粒度为优化目标,建立了辅助振动工艺参数与优化目标之间的响应面模型,借助Design-Expert软件进行响应面拟合建模分析,得到了最大成形载荷及齿形晶粒尺寸的二阶响应面模型,并借助遗传算法对响应面模型进行优化,获得了最优的辅助振动工艺参数组合,即振...     

多目标优化与层次分析法相结合的滚齿机立柱改进设计

结合多目标优化与层次分析法在结构设计中的优点,对滚齿机立柱的设计参数进行改进.文章首先运用CAD软件建立滚齿机立柱的参数化模型,并将其导入有限元分析软件AWB中对其进行动静态特性分析;其次通过灵敏度分析得到影响立柱性能的主要设计参数,同时可视化其对目标函数的响应面;然后将设计参数作为优化设计变量,以质量最小、变形量最小和一阶固有频率最大为目标函数对立柱进行多目标优化,得到优化方案的解集合;最后通过层次分析法确定立柱解集合中的各优化方案权重系数,寻找出最优解.     

基于响应面模型和集成方法的数控机床整机优化

针对数控机床整机优化过程中的复杂性,提出了一种响应面模型与集成方法相结合的机床整机优化设计方法。对数控机床整机进行静动态仿真,通过模态试验验证仿真的可信度。采用哈莫雷斯试验设计方法,抽取设计空间的样本点并进行数值模拟和分析计算,建立了整机质量、最大形变量、一阶固有频率、二阶固有频率和三阶固有频率关于整机9个设计变量的响应面模型。提出了基于粒子群算法的初次优化与基于协同优化算法的二次优化相结合的优化策略。先对响应面模型进行初次全局优化,得到Pareto最优解集。在最优解集的基础上再对响应面模型进行二次局部优化,获得最优设计方案。结果表明,优化方案的各项性能都得到了提升,仿真结果验证了优化方案的可信度。因此该优化方法适用于结构较复杂的机床整机的优化设计。     

基于改进人工蜂群算法的无人机三维航迹规划

为应对无人机遇到的复杂任务状况,提高航迹规划效率,提出一种基于改进人工蜂群算法的无人机三维航迹规划方法。为降低无人机三维航迹规划的难度,将航迹规划数学模型通过简化建模转化为函数优化问题;为提高航迹优化效率,通过改进蜜源初始化方式、引入动态评价选择策略、引入Metropolis准则等方式对传统人工蜂群算法在该问题求解中的缺陷进行改进,通过MATLAB进行20次仿真实验,验证了改进人工蜂群算法在无人机三维航迹规划中的可行性和优化效率。