基于TRIZ的抽油机方案设计决策支持系统研究

为提高设计效率．实现计算机辅助创新方案设计．针对抽油机方案设计的缺陷和不足，将发明问题解决原理(TRIZ）引入到机械产品方案设计中来产生刨新设计方案。利用先进的计算机支持技术一智能决策支持系统(IOSS)来实现，通过对系统构造方法、体系结构、问题求解的方案生成、方案决策和方案评价方法等方面进行讨论，建立了基于TRIZ的机械产品方案设计的智能决策支持系统(TRIZ-IDSS)。通过对抽油机的改进实例分析表明，该系统有助于设计人员拓宽思考空间，打破思维定势，辅助设计人员提出富有创造性的设计方案，并为机械领域产品创新提供科学的理论指导和指明探索方向。     

基于实例的大型水轮发电机投标方案设计系统

为提高企业竞标能力，使其能快速、高质地提出技术投标方案，开发了基于产品数据管理的大型水轮发电机投标方案设计系统。该系统引入基于 实例的推理技术，通过分析数据库中历史设计实例与当前方案设计要求间的相似度，提取最相似实例，并采用基于知识的优化设计实现方案优化，使之适合当前设计要求。该系统集成企业多年积累的成功设计案例、设计经验和设计知识，提高了投标方案设计的智能性和实用性。     

基于TRIZ发明原理的智能消毒门垫设计

为解决智能消毒门垫在设计中存在的改进参数和恶化参数之间的技术矛盾,采用基于解决此技术矛盾的TRIZ发明原理引导优化设计方案。通过技术矛盾的确定、通用工程参数的转换、构建系统的技术矛盾矩阵、设计方案分析以及最终得到解决措施等流程,获得了智能消毒门垫的优化设计方案,并完成了系统模型的构建。系统性能测试结果表明：TRIZ发明原理能够比较有效地解决智能消毒门垫设计中的技术矛盾,为后续系统的优化设计提供了参考依据。     

基于公理化设计的导弹舱体连接结构设计优化

介绍了导弹舱体连接结构的一般形式,分析了其中常用套环连接结构形式存在的不足,利用公理化设计理论进行连接结构设计方案优化,并提出一种基于公理化设计理论的通用产品方案设计与优化模型,用于指导导弹弹体结构方案设计与优化,提高导弹全生命周期内使用性能,满足军方用户要求。     

拖网加工渔船吸鱼装置的方案设计

为了实现围网吸鱼装置的国产化,提高国产化吸鱼装置的鱼水吸收能力,运用系统化设计方法进行了吸鱼装置的方案设计,在方案设计中采用功能原理分析方法,优化出了理论可行的四种吸鱼方案,通过对设计方案进行评价,获得了较为满意的总体结构布局方案,吸鱼试验采用该设计方案,达到了预期目的。     

基于BP-NSGA的注塑参数多目标智能优化设计

为获得成型性能最优的注塑参数设计方案,提出了基于BP神经网络和非支配排序遗传算法的注塑参数多目标优化方法。将注塑模结构尺寸参数和注塑工艺参数作为待优化的设计变量,建立了以高质量、低成本、高效率为优化目标的注塑参数优化设计模型。基于非支配排序遗传算法获取给定参数范围内的所有Pareto最优解,并通过建立多输入和多输出的BP神经网络来快速获得非支配排序遗传算法优化进程中所有个体的适应度值。开发了基于BP神经网络与非支配排序遗传算法集成的注塑参数智能优化设计系统,并通过鼠标注塑参数设计实例,验证了其适用性和有效性。     

大型水轮机设计方案多属性灰色模糊决策模型

针对大型水轮机方案设计中属性信息的不完全性和不确定性,研究了复杂产品方案设计的决策问题,给出了基于灰色系统理论的灰区间数关联决策方法和基于模糊理论的模糊多属性决策方法的优属度的实现过程,建立了基于优属度的多属性灰色模糊决策模型.该模型综合考虑了决策过程中的灰色信息和模糊信息,通过比较设计方案与正负理想区间方案的接近程度,从整体的角度获得最优方案.最后,以大型水轮机方案设计为例,验证了该模型的有效性和可操作性.     

基于遗传算法的机械方案设计系统的研究

提出了一种基于遗传算法的机械方案计算机辅助设计系统模型。该模型通过把机械方案设计过程和一个状态空间的问题求解,用遗传算法控制搜索过程,自动生成一组可行的设计方案,并通过传动方案设计实例,验证了求解的有效性。     

基于知识进化的复杂机械系统智能方案优化设计

研究并提出了一种基于知识进化算法的复杂机械系统智能方案优化设计方法,讨论了这种采用多层次结构描述的知识进化算法在复杂机械系统方案设计中应用的实现技术,避免了标准进化算法过早收敛于局部解,给出了一个具有多层次机械结构的方案优化设计实例,为多层次结构产品智能方案设计打下良好的基础.     

基于MATLAB的二级圆柱齿轮减速器优化设计

传统减速器设计一般通过反复的试凑、校核确定设计方案,虽然也能获得满足给定条件的设计方案,但方案一般不是最佳的。在系统研究二级圆柱齿轮减速器优化设计目标、设计变量和约束条件的基础上,建立了优化设计数学模型。利用MATLAB的优化工具箱,对减速器进行优化设计,简化了复杂的编程,提高了设计效率和质量。     

基于多学科设计优化弹道导弹概念设计研究

为提高弹道导弹概念设计中各学科的协同效应,缩短概念方案研制周期,以设计出综合性能更好、效能更高的飞行器方案,以iSIGHT为集成与优化平台,建立了多学科设计优化弹道导弹概念设计系统,综合弹道导弹概念设计各个学科的知识,应用有效的设计/优化策略,来组织和管理弹道导弹概念设计过程.将混合优化策略应用于弹道导弹重量、弹道和动力一体化优化设计,很好地解决了各学科间复杂耦合带来的计算问题,给出了方案优化结果,证实了该算法的有效性.     

基于智能虚拟设计方法的液压集成块设计

为解决液压集成块设计中外部布局和内部布孔集成的组合优化问题,提出了一种融合现代智能优化方法和虚拟设计技术的智能虚拟设计方法。该方法以虚拟设计环境为外壳,以智能优化算法为内核,以虚拟现实交互设备和智能优化算法的人机接口为渠道,构建液压集成块智能型虚拟设计系统。为便于设计,论述了智能虚拟设计方法中虚拟建模技术、基于人机结合遗传算法的优化设计技术、人机交互技术等关键性技术问题,并给出了系统的解决方案。最后,通过工程实例,验证了该方法的有效性和系统的可行性。     

基于智能优化方法的插装阀液压集成块设计

为解决插装阀集成块设计中外部布局和内部布孔集成方案的组合优化问题,深入分析了插装阀结构特征及其集成块的设计规律,给出了数学优化模型,并提出一种融合现代智能优化理论和工程设计经验的插装阀集成块优化设计方法,构建了插装阀集成块智能优化设计系统.论述了插装阀集成块优化设计中外部元件布局、内部孔道连通设计和安全干涉校核等关键性技术问题,并提出了问题的解决方案.最后,通过工程实例,验证了该方法的有效性和可行性.     

基于产品功能特征模型的方案智能设计关键技术及应用研究

研究了基于产品功能特征模型(FCM)计算机辅助方案智能设计的实现技术，以仪表电子类产品为应用对象，建立了方案智能设计系统的结构模型，给出了FCM的定义和基于FCM的方案设计过程。针对功能模块组合方案优化问题的复杂性，研究了基于遗传算法的功能结构方案推理机模型的实现技术，结合仪表产品设计开发应用实例，验证了模型的有效性。     

基于模糊多目标免疫算法的概念设计

针对概念设计中方案设计的组合优化问题,如何避免组合爆炸、快速有效地产生一些可行方案的难题,提出多模糊集代数和定理以及模糊集比较定理,根据产品功能与功能载体、功能载体与功能载体之间的相互关系,利用模糊集理论建立了产品模糊矩阵和模糊多目标优化数学模型,并根据免疫细胞进化原理提出一种有效的多目标免疫优化算法.以带式输送机的传动方案设计为例进行验证,试验结果显示这种方法能够快速产生可行方案集,实现方案的自动化设计.     

基于模糊粗糙集模型的注塑模浇注系统方案智能化设计研究

选择影响注塑件质量的注塑模浇注系统方案为研究对象,提出了浇注系统方案智能化设计策略。考虑到浇注系统方案设计中存在的模糊性和不确定性等因素,对经典的粗糙集理论进行了扩展。将等价关系扩展为模糊相似关系,提出一种模糊粗糙集模型归纳学习算法,并利用此模型建立了具有规则数目少、规则简捷等优点的浇注系统方案设计模糊知识库,并开发了一个浇注系统方案智能化设计原型系统。设计实例初步表明该研究工作和开发的设计原型系统能提高浇注系统设计效率。     

人机智能协同工程装备方案设计方法研究

为求解多约束条件下的复杂工程装备系统方案,以全断面岩石隧道掘进机后配套运输方案设计为例,根据其特点和要求,结合实例-规则推理和虚拟现实技术,提出了人机智能协同工程装备方案设计方法;讨论了该方法实施的几个关键问题,包括知识表示与运用、基于实例和规则的混合求解和基于虚拟现实的布局与仿真等;建立了人机智能协同工程装备方案设计环境;结合工程实际,在该环境下实现了隧道掘进机后配套运输系统方案选型、设备布局和虚拟仿真.     

数字孪生驱动的工业产品CMF设计服务模型构建与应用

为提升工业产品颜色、材料、表面处理(CMF)创新设计的效率和成功率,解决现有CMF创新设计过程中存在的设计知识获取效率低下、知识管理体系不完善、产品与设计一致性较弱等问题,立足于用户感性需求,引入数字孪生概念,借鉴数字孪生五维模型构建的理论与方法,针对性地构建基于数字孪生数据模式的工业产品CMF设计服务模型框架;从知识推送角度出发,以数据聚类重组理论为基础理解产品CMF语义库的组织结构和动态性,识别并预测产品CMF语义库中的意象方案与优选方案组合,作为析出知识供设计师规划设计活动。以一款虚拟现实眼镜的CMF创新设计为例,基于产品语义理论开发智能CMF设计引擎,利用析出知识简化设计复杂度并优化设计方案,有效验证了数字孪生驱动的工业产品CMF设计服务模型对设计的辅助作用。     

气缸双应力恒加试验的优化设计

基于三个未知参数的加速方程,在假定产品寿命服从两参数Weibull分布的条件下,以正常应力水平下特征寿命的极大似然估计(Maximum likelihood estimation, MLE)渐近方差最小为设计原则,建立气缸双应力恒加试验优化模型,设计优化方案;分别选择传统方案与优化方案实施双应力加速寿命试验,根据传统方案和优化方案理论,确定加速应力谱及试验条件矩阵;做了各组应力下参数估计与评价,通过试验数据验证,证明此方案在不影响统计精度的前提下,精确地复现了正常应力下气缸寿命的各项指标,有效地缩短了试验周期,降低了试验成本。     

Design automation and optimization of assembly sequences for complex mechanical systems

Assembly sequence design for a mechanical system can have significant impact on manufacturing cost and product quality. Traditionally, such a design process is largely based on experience and best practices, often ineffective and non-optimal as the system becomes complex. This paper proposes a new, systematic method for automatic assembly sequence design and optimization. Key elements include assembly modeling, sequence planning, locating scheme optimization, dimensional quality evaluation, and optimization. First, a directed graph and an assembly matrix are employed to describe the assembly relation of a system. Then, the feasible assembly sequences are generated through layered subassembly detection of adjacency matrices, filtered by engineering constraints. To evaluate quickly the assembly quality and compare the influences of different locating point schemes, a linear 3D variation propagation analysis model with deterministic locating principle is introduced. The optimal locating scheme is then selected using a genetic algorithm with the least variation propagation. Finally, the assembly dimensional quality for different sequences is evaluated and the optimal assembly sequences are achieved through genetic algorithms. A case of automotive body side assembly is presented to illustrate the whole methodology.