布料机下回转支座正交试验优化研究

应用基于正交试验优化设计的方法对梭式皮带布料机下回转支座的强度进行分析研究,对初始设计下的布料机下支承座结构进行了有限元分析,针对它刚度满足要求,但强度不满足要求的情况,以下支承座结构的筋板厚度、筋板个数、过渡圆角半径以及上盖板厚度为影响因子,采用正交组合试验优化设计分析的方法,对四种因素组合影响下的结构进行基于有限元法的试验分析评价,得出了各因素水平的指标评价体系,并提出了最佳组合改进方案。优化结果表明,下支承座的强度性能明显提高,优化结果为同类结构的优化设计提供了理论依据。     

基于正交试验法的某燃油箱设计

针对金属燃油箱在设计阶段存在试验次数多、周期长等问题,文中提出了一种基于正交试验的设计方法来解决此类问题。该方法选取燃油箱的下箱体、隔板和上箱体3个因素,其中下箱体取8个水平,隔板及上箱体各取2个水平,按照L16(8×22)正交表设计了16种试验方案。通过结合有限元分析得到该结构的固有频率及通过极差分析研究各因素对燃油箱固有频率的影响,从而找出影响金属燃油箱固有频率的主要因素并确定其油箱设计的优选方案。结果表明,该方案的试验次数明显减少,设计周期缩短,验证了该方法的可行性。     

基于正交试验的预制舱吊梁优化设计

基于正交试验的设计方法,针对预制舱吊梁设计中槽钢规格、起吊板厚度和槽钢焊接形式等因素组合问题,设计了16种不同的试验组合方案,并进行了吊装试验有限元分析,分别采用极差分析法和方差分析法对正交试验结果进行了分析,优选出了吊梁的Mises等效应力和结构变形均达到最小的因素最优组合方案,在企业产品设计中具有较强的泛用性。     

机载燃油泵复杂应力退化试验设计与应力影响分析

针对机载燃油泵可靠性高、寿命长,实际工作环境复杂,而试验应力因素单一等特点,设计搭建了复杂应力条件下燃油泵退化试验平台,并对应力因素影响进行了分析。首先通过对燃油泵失效机理的分析,选取了影响轴承磨损的电应力和机械振动作为主要应力,开展其性能退化研究;然后基于以上选取的应力搭建了燃油泵退化试验平台和振动试验装置,并对压力传感器和流量传感器进行了选型,介绍了信号采集控制系统,设计了燃油泵夹持装置并对其动态性能进行了分析;最后基于正交试验思想设计了试验方案,并采用极差分析和方差分析2种方法对试验结果进行了分析。所提方法缩减了2/3的试验次数,节省了试验时间,并得出电压对燃油泵可靠性的影响更为显著,其置信度可达99%。     

基于CFX正交试验的深井离心泵导叶的优化设计

为提高深井离心泵的水力性能,针对100QJ16型深井泵,按照L9(34)正交表,选取空间导叶的进口冲角、包角、叶片出口安放角和叶片数等4个因素,每个因素取3个水平,设计出9个导叶模型,并分别与同一个叶轮装配。基于CFX软件,对两级模型泵进行了全流场数值模拟,获得9组方案在额定工况下的扬程和效率。采用极差分析法分析了各几何参数对扬程和效率的影响规律以及影响空间导叶性能的主要因素和次要因素。空间导叶进口冲角和叶片包角对两级泵的扬程和效率的影响较大。将优化方案进行了样机试验,其效率达到了设计要求。     

基于接触性能的自润滑关节轴承结构尺寸设计

自润滑关节轴承衬垫的受力状态直接影响其接触性能的优劣,从而影响使用寿命。因此基于GE30C型自润滑关节轴承,在不改变装配尺寸和轴向摆角的前提下建立有限元模型,确定该性能的评价指标并进行正交试验,用综合评分法和极差分析法对试验结果进行分析,以得到各主要结构尺寸对接触性能的影响规律,进而确定最优尺寸并使其接触性能得到改善。通过算例可知,利用有限元仿真可研究轴承的接触性能,拓宽了对该性能的研究方法。     

基于损失模型的三轴小型超精密铣床结构设计参数优化分析

将基于损失模型的稳健性参数分析法应用于小型超精密铣床的结构优化设计过程中。首先,建立了系统的刚体运动学空间误差模型;然后以空间误差为稳健设计的目标函数,通过对可控因素及噪音因素的水平选择,安排正交试验方案并进行仿真;最后,运用试验方案的统计分析结果评判各设计参数对机床空间误差及稳健性的影响。     

汽车座椅安全带固定点强度分析

根据安全带固定点的强度要求,建立了汽车前排座椅安全带固定点的有限元模型.基于有限元分析软件进行安全带固定点强度仿真分析,得到相应的座椅零部件应变云图.根据分析结果提出了改进方案,并对改进方案进行了仿真分析及试验验证.结果表明:改进方案的强度满足客户的要求.     

正交试验设计及其应用 第三讲 正交试验结果的分析

分析试验数据是正交试验方法的一个很重要的步骤。分析的目的是要分清各因素对指标影响的主次;确定各因素应取什么水平?各因素水平较好的组合又是什么?指出进一步试验的方向等等。利用正交表的特点,就能简单而直观地从试验数据的分析中得到正确的结果。正交试验结果分析常用两种方法:一种是综合比较法(又称直观分析法或极差分析法),另一种是方差分析法。对于一般的情形,可用综合比较法。一、综合比较法以钻削轴向力试验为例来说明综合比较法的主要内容和方法。钻削轴向力的试验,共有三个因素,每个因素选取四个水平,并列出“因素水平表”,见表1。     

农机扶手有限元正交优化方法及应用

针对复杂参数结构优化过程中模态分析方案过多问题,结合模态分析和正交试验法的特点,提出有限元正交优化分析方法,通过对结构有限元模态分析方案的正交试验规划,大幅度减少分析样本数量;同时试验数据的分析结果可确定各试验因素的较好水平及各因素对振动性能的影响,通过改变敏感参数来快速实现机械结构振动特性的改变。最后以小型农机扶手为例,将扶手的一阶振动频率由41.7 Hz变为71.379 Hz,避开了人手的敏感频率范围,优化及试验结果证明了该方法的有效性及可行性。     

氢燃料电池引射器结构参数优化研究

针对影响氢燃料电池引射器性能的结构参数太多导致其难以优化的问题，以额定工况下氢燃料电池引射器为研究对象，提出一种基于两次正交试验设计的引射器结构参数优化方法。首先，建立CFD分析有限元模型，并进行试验验证，对影响引射系数的全部结构参数进行第1次正交试验，运用Fluent软件进行求解，通过极差分析确定各结构参数对引射系数影响的主次顺序；其次，对影响引射系数的主要结构参数进行第2次正交试验，应用极差分析法快速得到最优的结构参数；最后，对优化后的引射器进行模拟仿真，获得了最大的引射系数为2.455,并经试验验证了模拟结果的准确性。研究结果表明，经过两次正交试验设计，可以减少引射器结构优化的试验次数，提高燃料电池引射器的引射系数，为引射器结构参数的优化研究提供了参考，具有指导和借鉴意义。     

用于高温热源的隔热降温墙体结构参数优化

针对厂房内高温热源散发的热量向工作区域扩散的问题,设计出一种基于厂房高温热源的隔热降温墙体。研究了管路中心距、空腔厚度、保温层厚度对该墙体隔热降温性能的影响,采用正交试验设计的方法设计了上述结构参数的9个组合方案,利用CFD数值模拟的方法对每个组合方案下墙体的隔热降温性能进行了模拟。研究结果表明:以墙外侧壁面温度和墙体供冷量作为评价指标,分别对模拟结果进行极差分析和方差分析,得到两种分析方法结果具有一致性,并在分析中可知各因素对墙体性能影响的显著程度,最终得到最优结构方案:管路中心距100 mm,空腔厚度60 mm,保温层厚度30 mm,该研究大大减少了试验或模拟工作量,提高了模型结构优化效率和性能分析速度,为外围护结构的节能设计提供了新的思路和方法。     

基于计算流体力学汽车冷却风扇优化设计

发动机是汽车的动力源,而冷却风扇是发动机正常工作的重要保证。基于计算流体力学分析方法,对影响冷却风扇性能的结构参数进行分析,对冷却风扇进行优化设计。建立不同轮毂比、叶片数等的三维模型,利用计算流体力学软件FLUENT对模型进行流场分析,选取入口静压、空气流量、有效功率等参数的变化规律进行对比分析,并采用正交分析法分析二者综合作用下冷却风扇结构参数的最优值。选取优化后冷却风扇轮毂比为0.45、风扇叶片10片,采用风洞试验和发动机台架试验对比优化前后冷却风扇性能变化,并对仿真分析的准确性进行验证。结果可知,优化设计后冷却性能变化明显,仿真与试验误差在5%以内,研究方法和结论可以作为设计生产的参考依据。     

结构拓扑优化参数的正交试验设计

基于正交试验设计方法,针对结构拓扑优化中体积系数、惩罚因子和控制半径等参数的组合问题,设计了9种不同的试验组合方案,利用MATLAB软件对这9种方案进行了仿真试验分析,采用极差分析法和方差分析法对仿真结果进行了分析,优选出了结构的刚度达到最大、目标函数的迭代步数最少的参数组合方案,该方案在结构拓扑优化设计中具有较强的泛用性。     

基于显著性分析的气缸盖结构优化设计

为了改变缸盖的结构,提高气缸盖运行工况下的温度分布及结构可靠性,进行了以鼻梁区宽度等六组参数为设计变量、以其许用范围约束条件、以等效热应力最低为优化目标的汽缸盖结构优化。基于正交实验法,构建了6因素5水平的正交实验表,并建立相应的三维模型,仿真得到了温度场及热应力。通过均值化法去量纲,分析得到了各因素的显著性水平,基于各因素的显著性水平选取了最优方案,并进行对比。结果表明,优化尺寸优选后方案的最大热应力比原始结构降低了13.48%,为缸盖的结构设计提供了一定的参考。     

基于正交试验的钎焊板式换热器优化设计

按钎焊板式换热器设计制造要求,本文选择波纹深度、波纹倾角、波距为影响钎焊板式换热器换热性能的主要因素,以传热系数为目标函数设计正交试验方案,基于Fluent仿真软件分析了各参数对换热性能的影响。由极差分析得到各结构参数对换热性能影响的主次关系,波纹深度是影响换热器换热性能的最主要因素,最后得到了一组优选参数。     

自动光学检测设备重复定位精度测试与分析

为了对自动光学检测设备(A0I)的重复定位精度进行测试与分析,在介绍了其功能结构和工作原理的基础上,设计了一种针对其重复定位精度的简便有效的测试方法,然后根据正交试验设计思想,选取了算法类型、光源亮度和相机速度三个主要因素进行了试验,并借助极差分析法和方差分析法对试验数据进行了分析。结果表明:该测试方法简单快捷且准确可靠,该正交试验设计方案正确合理。     

基于TOPSIS的注塑工艺参数多目标稳健优化设计

针对现有注塑工艺参数稳健设计未安排外表试验以深入分析成型过程中不可控因素的影响、未综合考虑注塑制品的多质量特性等不足,提出基于内外表参数设计、信噪比分析和逼近理想解排序(Techniquefororderpreference by similari to ideal solution,TOPSIS)的注塑工艺多目标稳健优化设计方法.通过二水平正交试验和方差分析筛选出对注塑制品质量影响最大的主要工艺参数作为可控因素,将其误差作为噪声因素,进行内外表参数设计.利用均匀试验设计和逐步回归分析建立预测给定注塑工艺方案下成型制品质量的二次多项式模型,以快速获得内外表所有试验方案下成型制品的质量指标值,进而高效地计算出内表试验方案下各质量指标所对应的信噪比.在此基础上,利用TOPSIS对内表各试验方案进行优劣排序并选取稳健最优的注塑工艺参数设计方案.手机面板的注塑工艺多目标稳健优化设计实例验证了方法的有效性.     

基于安全带车身固定点要求的车身结构优化

本文基于某SUV车型后排安全带试验结果,结合安全带固定点强度法规要求,对设计优化方案进行CAE分析,利用HyperMash软件进行网格划分,对零件相关属性进行定义,并通过Abaqus软件对安全带固定点强度进行计算分析,借助Ls-dyna仿真分析验证优化方案是否满足法规要求。经过对关键区域两次结构优化之后,顺利通过实车验证,且满足法规要求。     

履带车辆主动悬挂多点布置优化

为实现履带车辆主动悬挂减振性能和能耗达到综合最优,基于正交试验方法开展履带车辆主动悬挂多点布置优化设计。首先,建立了履带车辆悬挂系统动力学模型,并通过道路模拟试验验证了该模型的合理性;其次,开展了履带车辆悬挂系统正交试验,分析了4种典型路面下各子悬挂对悬挂系统减振性能影响的敏感性;最后,设计了主动悬挂作动器的6个布置方案,通过建立基于线性二次最优（linear quadratic regulator,简称LQR）控制的履带车辆主动悬挂动力学模型,分析了典型路面下各布置方案对悬挂系统减振性能的影响规律及能耗变化规律。结果表明,通过对履带车辆主动悬挂作动器的布置优化,可以实现悬挂减振性能和能耗之间的平衡。