高速永磁同步电机是电动汽车驱动技术竞争的焦点。高速电机对动态性能提出了更高要求,针对电磁结构参数对电机各方面性能影响的复杂性,将多目标智能优化算法应用到电磁结构参数设计中。以提高转矩、减小转矩波动和降低定子铁芯损耗为设计目标,以定子齿槽结构等参数为设计变量,采用电磁场有限元及响应面法,利用拉丁超立方采样和电磁仿真获取25组数据,构建了优化代理模型来拟合优化变量与电机性能参数之间的映射关系;利用多目标粒子群算法开展了结构参数优化。结果表明电机的输出转矩得到了有效提升,同时转矩波动和铁芯损耗均有明显降低。

扭矩脉动是导致内曲线马达产生振动和噪声的主要原因之一。为降低扭矩脉动,设计了U形阻尼槽配流盘;以马达柱塞腔流量压力脉动为基础,建立了阻尼槽配流面积变化及马达扭矩脉动的理论模型。基于AMESim平台建立了内曲线马达动态仿真模型,并采用响应面法对U形阻尼槽进行了参数优化。结果表明扭矩脉动与U形槽结构参数间存在多种影响机制;相比无阻尼槽,优化U形槽后的配流盘可以使马达扭矩脉动程度降低44.55%。

为解决外笼套式节流阀在生产过程中产生的高噪声问题,采用大涡模拟对外笼套式节流阀流场进行模拟计算。从流场特征角度分析气动噪声产生的机制,并基于此提出结构改进方法。通过Box-Behnken响应面设计,以改进结构的孔径、孔数和孔长为优化变量,以监测点总声压级为优化目标,开展降噪结构优化设计。结果表明节流孔结构突变使流体介质在阀门下游形成多尺度多样化复杂流动,结构改进后流场内压力和速度脉动减小,湍化程度降低,具有二次节流和降噪效果;孔径的变化对监测点总声压级响应值的影响最为明显;对应流道模型的数值模拟结果与系统预测响应值之间的误差为1.19%,验证了BBD响应面法优化结果的可靠性;优化后节流阀总声压级下降了13.1 dB,达到了预期的降噪目的。

定子铁心饱和以及电枢反应等因素极大地影响永磁无刷直流电机(BLDC)的过载能力,无法满足足式机器人运动时的转矩需求。因此,设计一台具有高过载能力的减速电机。从电机关键结构参数出发,分析极槽配合、齿槽宽度以及磁钢厚度对BLDC过载转矩的影响;进一步利用有限元及响应面法构建过载转矩和转矩波动的优化模型,并采用改进天牛须算法进行多目标优化设计;对比优化前、后电机的电磁性能和过载输出转矩,并分析行星减速器结构对电机影响。最后,根据电磁设计进行样机研制,并进行转矩转速试验。结果表明优化后平均过载转矩从1.99 Nm增加到2.05 Nm,转矩脉动从6.78%降低到6.34%,减小了0.44%,电机过载输出性能更好,且样机实验与仿真结果相接近,验证了所提方法的合理性。

以门式液压吊装系统中的主要承重核心——液压爬升机构为研究对象,针对液压爬升机构在承重4.10 MN后,出现不同程度的应力、形变以及几何结构质量较大的问题,在保证结构满足强度要求的情况下,利用SolidWorks软件进行三维建模,并结合ANSYS软件搭建仿真分析平台。以楔块、锚块的角度与楔块、锚块、方钢的厚度为设计变量,以液压爬升机构的最大应力、最大变形和质量为响应,基于响应面利用MOGA(多目标遗传)优化算法,对液压爬升机构进行多目标优化设计。结果表明优化后的液压爬升机构最大应力降低了26.47%,最大变形降低了26.26%,几何结构质量降低了2.05%。优化后既实现了液压爬升机构的轻量化,又能显著提高液压爬升机构的综合性能,能够快速有效获得液压爬升机构多目标优化的最优解。

发动机运行过程中,曲轴轴颈在不同转角处磨损情况有所不同,导致曲轴表面匹配精度降低。对内燃机曲轴进行应力应变分析,基于有限元方法建立直列六缸内燃机曲轴三维模型,根据内燃机实际受载情况对曲轴施加约束和载荷并进行静力学仿真分析。结果表明曲轴最大应力发生在曲轴连杆轴颈与曲柄销之间的过渡圆角处,曲柄销中心出现最大形变。基于响应面法对曲轴进行优化分析,结果表明优化后的曲轴最大应力与最大变形都有所减小,其中,最大应力减少了12.42%,最大变形减少了16.83%。为验证优化的可行性,对优化后的曲轴进行企业调研,结果表明结构优化后的曲轴故障率和返修率都有所减小,降低了曲轴早期出厂的故障率。

针对隐式极限状态可靠性分析问题，提出了一种支持向量机响应面法，该方法采用了与经典响应面法类似的迭代思想，由支持向量回归机替代经典响应面法中的固定多项式函数来构建响应面，并结合一次二阶矩法形成迭代过程。在此基础上，还对训练样本提出了一种改进的选取方法，从而进一步提高方法的效率。文中将所提方法与多种经典可靠性分析方法的计算结果对比分析，改进的支持向量机响应面法精度较高，调用结构分析程序的次数最少。

为实现冲击液压成形下LY12铝合金薄壁深腔构件的一道次成形,采用响应面法结合冲击液压成形实验进行成形中的工艺参数优化研究。以减薄率和贴模率为响应量,压边力和冲击压力为优化变量,建立响应量与优化变量间的响应模型。选择中心复合设计法进行实验设计,通过Design Expert 12软件设计实验方案,分别建立关于减薄率的一阶响应模型和关于贴模率的二阶响应模型。优化结果表明当压边力为1.443MPa、冲击压力为12.594MPa时可满足减薄率和贴模率优化条件。通过验证实验得到的筒形件其减薄率和贴模率与预测值相对误差不超过5%。研究结果表明建立的响应面模型准确性和预测性良好,采用优化后的工艺参数成形的筒形件满足减薄率和贴模率要求。

为获得非对称异形管液压成形轴向补料量的最佳工艺参数组合,采用响应面法结合有限元模拟对管材液压成形过程中的轴向补料方式开展研究。以目标零件的最大减薄率和胀形高度为响应量,以左、右两侧推头的轴向进给量为设计变量。采用Design Expert 10软件根据中心复合设计法进行实验设计,建立了关于零件减薄率的二阶响应模型和胀形高度的一阶响应模型。结果表明,相比于传统对称补料方式,非对称补料方式能够显著降低目标零件的减薄率,提高胀形高度。响应面法优化结果显示,左推头进给29.37 mm、右推头进给10.00 mm的组合补料量可使零件胀形高度达到15 mm,最大减薄率控制在20%以内。开展验证实验,所获得零件的实际胀形高度为14.84 mm,最大减薄率为16.22%。进一步证实了所建立的响应面模型优化效果显著,且实验值与预测值具有较好的一致性,所得零件无过...

针对棉田地膜收储运困难、易造成二次污染等问题,设计一种液压式棉田地膜回收压捆机,可一次性完成棉田地膜的回收和液压压捆作业。根据机具初步试验结果,将挑膜滚筒转速、机具前进速度、切刀线速度、地膜喂入量、地膜厚度作为试验因素,将地膜回收率、压缩密度和缠膜率作为目标值,进行5因素3水平的Box-Behnken试验,采用Design-Expert软件进行响应面分析,建立相关的数学模型和目标函数,进行样机作业参数组合优化计算,并对优化结果进行试验验证,最终确定样机的最优作业参数组合。结果表明:样机进行地膜回收压捆作业时的最优作业参数组合为挑膜滚筒转速48.00 r/min,机具前进速度0.80 m/s,切刀线速度2.47 m/s,地膜喂入量0.52 kg/次,地膜厚度0.012 mm,地膜回收率95.09%,压缩密度137.68 kg/m^(3),缠膜率8.91%。