基于双响应面法的行星齿轮机构稳健设计研究

双响应面法是通过试验设计分别构造响应面均值和方差的近似模型,并通过该模型进行优化的一种稳健设计方法.文中对双响应面法中的实验设计、响应面模型的建立等内容进行了分析研究,并将此方法应用于行星齿轮机构设计中,建立了基于中心组合试验的行星齿轮机构稳健设计模型.与传统优化方法相比,该方法提高了设计的稳健性.     

基于双响应面模型的6σ稳健设计

双响应面法是通过试验设计分别构造响应均值和方差的近似模型，并通过该模型进行优化的一种稳健设计方法。文中对实验设计方法、响应曲面模型建立以及优化策略等进行分析。为实现质量管理与产品设计的协调，将质量工程中的6σ理念与双响应面法相结合，提出基于双响应面模型的6σ稳健优化设计方法。与传统优化方法相比，该方法不仅提高了优化效率，而且提高了设计的可靠性和稳健性。将其应用于结构优化设计和金属板料的拉深成形优化设计，均获得良好的结果。     

基于响应面模型的永磁直流微电机堵转力矩稳健设计

以永磁直流微电机堵转力矩作为研究对象,应用响应面法中的等径设计进行参数设计,并对设计的方案进行了样机验证.结果表明:基于响应面模型的稳健设计是提高微电机质量的一种有效途径.     

基于集成设计平台车辆电磁制动器电磁体的优化及稳健设计

在总结前人研究成果的基础上,通过对电磁制动器电磁体的工作机理及受力情况进行分析,建立基于集成设计平台的电磁体优化设计算法流程,保证所设计的电磁体具有较好的抗倾覆特性及摩擦表面的均匀磨损特性,实现新型非对称结构电磁体的计算机辅助设计。在分析电磁体试验数据的基础上,通过把影响电磁体输出特性的因素划分为可控因素和噪声因素,将基于响应面模型的稳健设计方法应用于电磁体的设计。通过运用回归算法建立电磁体电磁力及其信噪比的二阶响应面模型。将传统的稳健设计方法与现代优化方法相结合,利用Matlab的Fmincon优化函数,获得了电磁体的稳健点以及电磁体所应具有的输出特性,在集成设计平台中实现电磁体的稳健设计。     

电动汽车动力系统参数多指标稳健设计方法

为降低行驶工况的波动对整车经济性能的影响,提出基于多因素行驶工况的动力系统部件参数多指标稳健设计方法。以工况能耗、工况续驶里程和部件成本建立综合经济性能指标函数,以电池、电机和传动系参数为控制因子,以行驶工况的关键因素作为噪声因子,建立动力系统参数稳健设计的数学模型。基于Modelica建立整车性能仿真模型,并构建工况仿真的径向基函数响应面模型。采用概率方法描述行驶工况的不确定性,制订试验设计方案对动力系统参数进行稳健设计。以EVBus进行实例计算,基于蒙特卡罗分析表明稳健设计方案的综合性能指标函数的均值及方差均得到有效改善,表明了研究方法的有效性。     

动车组传动齿轮模糊稳健修形设计

考虑到齿轮的修形参数和性能参数受制造和使用过程中各影响因素的扰动影响,提出了一种基于改进容差模型和模糊理论的动车组传动齿轮稳健修形设计方法。确定了齿轮稳健修形设计中的可控因素与不可控因素,结合正交试验设计与Romax运动仿真获取试验样本点;利用多项式函数拟合传动误差峰峰值的响应面近似模型。在此基础上,引入模糊理论,基于改进容差模型建立齿轮稳健修形优化数学模型,采用NSGA-III算法寻优求解,并将其与其他修形方案进行比较,最后对各修形方案进行仿真验证。结果表明,基于改进容差模型的齿轮稳健修形结果要优于传统容差模型;在基于改进容差模型的齿轮稳健修形设计中考虑模糊因素的影响,不仅改善了齿面偏载情况,还提高了修形结果的稳健性和合理性。     

基于混合响应面的多目标稳健设计

在大部分的实际工程优化问题中,产品质量特性与不确定性因素的关系是未知的或复杂的。为此提出了一种基于混合响应面技术的多目标稳健优化设计。该方法首先利用多项式响应面以及神经网络构造产品质量特性的显性表达式。在考虑目标函数以及约束稳健性的前提下,结合多目标技术中模糊偏好的方法设计权重,从而得到稳健设计的精确解。该方法解决了基于近似技术的稳健设计中计算精度与计算效率之间的矛盾。通过对双杆衍架结构进行算例分析,证明了该方法的可行性。     

双回路全动力液压制动阀的稳健设计

根据系统原理建立了可用于制动阀稳健设计及其制动压力响应特性分析的动态数学模型,试验验证了仿真模型的正确性。在分析系统制动特性主要影响因素的基础上,确定了制动阀的设计变量及不确定因素。对制动阀进行的基于制动压力损失最小的稳健设计结果表明,合理选择设计参数可使加工精度降低、制动性能的稳健性提高。研制的制动阀经工业性应用证明,系统性能满足国家标准要求。     

人工神经网络在三次设计中的应用研究

三次设计或称“田口方法（TaguchiMethods）”、“稳健设计（RubustDesign）”、“鲁棒设计”，三次设计是以统计的方法定量地分析各种参数组合与质量特性之间的关系，从而求出最佳参数组合。它同时将设计参数与计算效益结合起来，寻求成本较低且质量特性又合理的容差范围，从而避免“质量过剩”。三次设计的核心为参数设计，主要采用基于田口正交表的试验设计法和响应面法，其数据处理方法都比较繁琐，特别是田口试验设计法，要求设计者具有较高的概率统计知识，这就制约了该方法的推广。现重点分析田口试验设计的方法，应用人工神经网络…     

基于不确定性定位参数与转向机构稳健设计

车辆定位参数与转向机构在设计过程中,存在诸多不确定性因素,这些将影响机构性能的稳健性。基于ADAMS与i SIGHT搭建基于随机不确定性的定位参数与转向机构的稳健设计模型,采用正交试验方法得到各优化目标的主要因素及各因素之间的交叉影响关系,依据试验数据建立优化目标与设计变量之间的二阶响应面近似模型。综合考虑定位参数、转向梯形机构的尺寸误差、安装误差等随机不确定性因素,应用田口方法建立了定位参数和转向梯形机构的稳健设计模型,并通过与传统设计方法的对比验证了田口方法的稳健性。应用蒙特卡洛法保证了转向过程中转向轮转角的精度,应用可靠性优化方法保证了转向机构传动角约束的可靠性。     

基于冲压成形分析的车身覆盖件模具设计

以车身覆盖件为研究对象,根据板料成形特点及回弹规律,在利用Dynaform软件对前围板冲压成形进行了回弹仿真分析、正交试验和基于BP人工神经网络的回弹预测之后,根据前围板的拉深成形特点,在前围板冲压过程工艺分析的基础上,进行了冲压方向选择、工艺补充面、压料面以及拉延筋设计等拉深工艺设计,最后,对前围板拉伸模具进行了设计。     

基于实验设计的再制造物流网络的健壮性设计

回收产品到达时间、数量和质量的不确定性,可降低再制造物流网络的稳定性和柔性。对此提出了健壮性设计,以提高系统的稳定性;建立了再制造物流网络数学健壮性模型,该模型通过分布函数反映不确定性因素;采用实验设计与数学仿真相结合的方法对系统进行了敏感性分析;研究每个因素和水平对系统的影响,并找出了主因素和最优的组合,同时也探讨了因素个数、各因素的水平数及实验的设计过程;最后,通过实例说明了健壮性设计过程。     

基于模糊遗传算法的二自由度PID控制器优化设计

针对一般遗传算法中交叉概率和变异概率存在的选择困难问题，利用模糊推理系统来自适应估计交叉概率和变异概率，提出了模糊遗传算法（FGAs），并用于二自由度PID控制器参数寻优设计。仿真和实验表明，所设计的二自由度PID控制器可以使系统同时具有良好的目标值跟随特性和干扰抑制特性。     

基于认知试验的创新设计研究

从不同角度对产品设计研究进行了分析,阐述了基于认知试验开展创新设计研究的目的和重要意义.通过创新设计创意产生模型的建立和描述,探讨了利用认知试验开展创新设计研究的可行性.针对创新设计的特点,提出了利用口语分析进行创新设计研究的方法.该方法利用出声思考获取创新设计中的设计信息,通过处理和分析这些信息,获得关于创新设计的规律,为建立创新设计理论、方法和工具奠定基础.最后,以具体的设计试验实例进行了演示.     

结构可靠性分析中含交叉项的改进响应面法

针对非线性隐式功能函数的可靠性分析问题,提出一种基于试验设计技术含交叉项的改进响应面法。该方法首先采用基于试验设计的矩估计得到试验点并拟合响应面函数,然后通过计算拟合重要度得出最大贡献试验点并进行补充抽样,选择最佳交叉项,获得了隐式功能函数的更好近似,从而提高了失效概率的计算精度。算例表明该方法应用的广泛性和优越性。     

行星齿轮减速器稳健优化设计

在优化设计中主要存在设计变量的初值选取,设计变量的随机波动和外来干扰造成的可靠性和稳健性问题。为了解决此问题提出了6σ稳健设计和序列二次规划法相结合的方法,并以行星齿轮减速器为例进行了优化研究,通过与确定性优化的对比,验证了所提出的优化方法具有良好的优化效果。     

Optimal design of high temperature vacuum furnace using response surface method

A new method using the response surface method and optimization technique has been developed instead of the original method based on trial and error. In order to construct a response surface, thermal analysis was performed under the condition of using the calculated thermal conductivity of the insulator in a previous study. In order to set up the response surface, the D-Optimal method was used in the process of selecting experimental points. Using a weighting factor, an optimization study was carried out under the condition of satisfying user requirements. Finally, the merits and drawbacks of the new method were described by comparing with the optimal design method based on the thermal analysis database which was developed in a previous study. The optimal results show that the developed method can be used to design an energy efficient, low manufacturing cost, high temperature vacuum furnace with avoiding unnecessary iterative manufacturing, and anticipating the performance before manufacturing. This paper was recommended for publication in revised form by Associate Editor Ohchae Kwon     

某直升机载接收机的热设计

海上作业直升机载接收机必须采用密封机箱。机载设备的小型化和轻型化要求使其体积缩小,而功率要求不降反升,从而导致热流密度急剧上升。详细介绍了某直升机载接收机的热设计方法,并进行了热仿真和试验验证。通过优化热设计,为良好的热设计及提高其可靠性和使用寿命提供了保证。     

Multidisciplinary design optimization of vehicle instrument panel based on multi-objective genetic algorithm

Typical multidisciplinary design optimization(MDO) has gradually been proposed to balance performances of lightweight, noise, vibration and harshness(NVH) and safety for instrument panel(IP) structure in the automotive development. Nevertheless, plastic constitutive relation of Polypropylene(PP) under different strain rates, has not been taken into consideration in current reliability-based and collaborative IP MDO design. In this paper, based on tensile test under different strain rates, the constitutive relation of Polypropylene material is studied. Impact simulation tests for head and knee bolster are carried out to meet the regulation of FMVSS 201 and FMVSS 208, respectively. NVH analysis is performed to obtain mainly the natural frequencies and corresponding mode shapes, while the crashworthiness analysis is employed to examine the crash behavior of IP structure. With the consideration of lightweight, NVH, head and knee bolster impact performance, design of experiment(DOE), response surface model(RSM), and collaborative optimization(CO) are applied to realize the determined and reliability-based optimizations, respectively. Furthermore, based on multi-objective genetic algorithm(MOGA), the optimal Pareto sets are completed to solve the multi-objective optimization(MOO) problem. The proposed research ensures the smoothness of Pareto set, enhances the ability of engineers to make a comprehensive decision about multi-objectives and choose the optimal design, and improves the quality and efficiency of MDO.     

夹心式电化学机械光整加工装置设计

提出用于轴类零件表面光整加工的夹心式电化学机械加工工具头设计方案,分析零件存在偏心的情况下研磨压力的变化规律,探讨了消除加工不均匀性的措施,试验研究结果证明了分析结论的正确性.