機(jī)械優(yōu)化設(shè)計論文精選(九篇)

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第1篇：機(jī)械優(yōu)化設(shè)計論文范文

在當(dāng)今世界，計算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，導(dǎo)致廣告設(shè)計越來越機(jī)械化、模式化；而在激烈的市場經(jīng)濟(jì)競爭下，廣告的持續(xù)發(fā)展必然要求設(shè)計家要突破各種常規(guī)，在注意信息傳達(dá)功能的同時，更應(yīng)該注重獨特風(fēng)格的發(fā)展，用富有創(chuàng)意的設(shè)計去打動消費者的心。于是人們發(fā)現(xiàn)，將情感融和到設(shè)計之中，廣告會獲得更易打動人心的力量。其原因在于，中國是一個具有五千年歷史的文化古國，每個人在其成長的過程中都受到過傳統(tǒng)文化的熏陶和感染，人們在傳統(tǒng)文化中受到最為單純、最為原始的溫暖人性，因此，在廣告設(shè)計作品中，如果能巧妙地運(yùn)用中國傳統(tǒng)文化，會使人倍感親切、溫馨、信任，從而在心靈上引起共鳴，激發(fā)消費者消費的欲望?，F(xiàn)代廣告設(shè)計只有真正引起消費者的情感共鳴，才能實現(xiàn)最佳的廣告效果。

如何將中國傳統(tǒng)文化融合到現(xiàn)代廣告設(shè)計中去?其作用又有哪些?這自然不是簡單的問題，對于傳統(tǒng)文化我們是照搬照抄，還是將傳統(tǒng)文化放置一邊，不予理睬?筆者認(rèn)為好的設(shè)計應(yīng)著重于人與人、人與空間和人與自然的融合上，是對傳統(tǒng)文化的再創(chuàng)造。而這種再創(chuàng)造是在理解的基礎(chǔ)上，用現(xiàn)代的審美觀對傳統(tǒng)的一些元素加以改造、提煉和運(yùn)用，使其更富有時代的特征：或者把傳統(tǒng)的造型方法與表現(xiàn)形式運(yùn)用到現(xiàn)代設(shè)計中來表達(dá)設(shè)計的理念，體現(xiàn)民族個性，這是對傳統(tǒng)文化再創(chuàng)造的理解。中國傳統(tǒng)文化對現(xiàn)代廣告設(shè)計的融合作用究竟體現(xiàn)在哪些方面呢?

一、中國傳統(tǒng)文化對現(xiàn)代廣告設(shè)計構(gòu)圖的作用

所謂傳統(tǒng)文化，是指中國幾千年文化發(fā)展史中在特定的自然環(huán)境、經(jīng)濟(jì)形式、政治結(jié)構(gòu)、意識形態(tài)的作用下形成、積累和流傳下來，并且至今仍在影響著當(dāng)今文化的“活”的中國古代文化，這些文化又包含了國畫、剪紙、建筑、皮影、雕刻等等。而傳統(tǒng)文化又與廣告有著不解之緣，兩者在構(gòu)圖上的融和關(guān)鍵在于廣告設(shè)計中傳統(tǒng)美學(xué)的審美性。之前我們說過；中國是一個歷史文化古國，每個人都受到傳統(tǒng)文化的熏陶，這必然導(dǎo)致我們對“美”的崇拜和追求觀念不同與西方國家，形成具有中國傳統(tǒng)文化獨色的廣告作品。因此，中國傳統(tǒng)美學(xué)的審美性影響著廣告設(shè)計作品中“美”的體現(xiàn)，也影響著中國傳統(tǒng)文化的繼承和發(fā)展。

我們都知道廣告設(shè)計是屬于“瞬間藝術(shù)”，人們駐足于前的時間短，視線集中的程度有限，要想在這苛刻的條件下給人留有印象，廣告的設(shè)計就不能太過于復(fù)雜，必須要做到一目了然，簡潔明確，使人在一瞬之間、一定距離外能看清楚所要宣傳的事物。為了達(dá)到這個目的，廣告的設(shè)計總是盡可能采取假定的設(shè)計手法，將不同時間、空間發(fā)生的活動組合在一起，并經(jīng)常運(yùn)用象征手法，啟發(fā)人們的聯(lián)想來吸引消費者。所以在廣告構(gòu)圖中，要突出重點，就要刪去次要的細(xì)節(jié)，甚至是背景。這種設(shè)計手法與國畫處理構(gòu)圖的手法一致。例如：在國畫構(gòu)圖中要求“以一當(dāng)十”、“以少勝多”的精煉：或者“計白當(dāng)黑”、“無畫處皆成妙境”的簡潔；“疏可走馬，密不透風(fēng)”的對比關(guān)系等。由此我們可以看出，在現(xiàn)代廣告設(shè)計中，構(gòu)圖要概括集中，突出醒目地表達(dá)所要宣傳的事物，表現(xiàn)物與物之間的內(nèi)在聯(lián)系，賦予畫面更廣泛的含義并使人們在有限的畫面中能聯(lián)想到更廣闊的生活，感受到新的意義。我們只有將中國傳統(tǒng)文化的精髓融合到現(xiàn)代廣告設(shè)計的理念中去，才能使民族傳統(tǒng)文化與現(xiàn)代廣告設(shè)計真正的融為一體，從而增強(qiáng)廣告設(shè)計的傳播效率與文化藝術(shù)意蘊(yùn)。另外，傳統(tǒng)文化與現(xiàn)代廣告設(shè)計的融和還可以有效增加廣告的附加價值，傳統(tǒng)文化由于自身特有的功能性和特殊的文化底蘊(yùn)，本身就具有“滿足人們精神需要”的價值，這種價值可以在現(xiàn)代廣告設(shè)計中起到增強(qiáng)附加價值的作用。

二、中國傳統(tǒng)文化對現(xiàn)代廣告設(shè)計構(gòu)思的作用

在現(xiàn)代廣告設(shè)計中，我們在跟隨西方現(xiàn)代設(shè)計潮流的時候，已不滿足于純粹跟隨，開始對傳統(tǒng)文化進(jìn)行探索，并應(yīng)用傳統(tǒng)文化的構(gòu)思方法來結(jié)合現(xiàn)代廣告設(shè)計，體現(xiàn)中國傳統(tǒng)文化的意蘊(yùn)及自身的文化內(nèi)涵，把握并創(chuàng)造出具有東方特色的廣告設(shè)計作品。廣告設(shè)計是一種“瞬間藝術(shù)”，好的廣告作品不僅要讓人“一目了然”，還要“一見傾心”，為它所吸引，留下深刻的印象。這就要求在廣告設(shè)計中要具備精湛的構(gòu)思。清代一位學(xué)者曾說過，一幅畫“與其令人愛，不如使人思”，好的廣告設(shè)計作品也是如此。它要讓人聯(lián)想、引起人的美好愿望、表現(xiàn)意境，就要有手段，我們稱之為“意匠”。如：“獨具匠心”指的就是別人沒有想到的你想到了，這也是在廣告設(shè)計中我們經(jīng)常提到的一種構(gòu)思方法?！耙饨场本唧w說來就是選材(先取最精粹部分)、剪裁(去污存清)、夸張(強(qiáng)調(diào)形象的特征)、經(jīng)營位置(構(gòu)圖)、表現(xiàn)(選項用恰當(dāng)?shù)募挤?等，而這一切，恰恰是我國廣告設(shè)計者最為常用的構(gòu)思手段。

三、中國傳統(tǒng)文化對現(xiàn)代廣告設(shè)計內(nèi)容的作用

傳統(tǒng)文化是現(xiàn)代廣告?zhèn)鞑コ晒Φ幕A(chǔ)，而現(xiàn)代廣告?zhèn)鞑t是因為傳統(tǒng)文化的滋養(yǎng)才具備了強(qiáng)勁的精神發(fā)散效力，“越是民族的就越是世界的”這句話在一定程度上對于廣告同樣適用。中國傳統(tǒng)文化源遠(yuǎn)流長，怎樣在廣告設(shè)計的內(nèi)容上體現(xiàn)傳統(tǒng)文化的精髓??這是我們值得深思的問題。筆者認(rèn)為應(yīng)從一個“意”字開始，廣告設(shè)計內(nèi)容上的意字，指的是傳統(tǒng)文化所要表達(dá)的意蘊(yùn)，也是意味深長之意?！耙狻笔莻鹘y(tǒng)文化在內(nèi)容設(shè)計上的關(guān)鍵，也適合于現(xiàn)代廣告設(shè)計所提出的吉祥如意的設(shè)計理念，更符合中國人在廣告設(shè)計上的要求。例如：腦白金的廣告語“今年孝敬咱爸媽，送禮還送腦白金”、“今年過節(jié)不收禮，收禮還收腦白金”，就是利用了中國傳統(tǒng)文化對“意”的理解。中國自古就有尊老愛幼、孝敬父母的傳統(tǒng)美德，“腦白金”定位成一種禮品，并且是一種能帶給人健康的禮品，極力宣傳送禮更要送健康的“意”念。這個觀念定位恰好順應(yīng)了中國的傳統(tǒng)，為廣大消費者所能接受，從而有效地樹立了企業(yè)、品牌形象。整個廣告根植于中華民族傳統(tǒng)文化，是有強(qiáng)烈的現(xiàn)代氣息，既符合了廣告主的要求，又達(dá)到了準(zhǔn)確的廣告定位。

我國的傳統(tǒng)文化具有很強(qiáng)的東方文化的表現(xiàn)風(fēng)格，它能完美地將我國的傳統(tǒng)文化融合到現(xiàn)代廣告設(shè)計理念中去。這不僅僅是對中華藝術(shù)精神的繼承，更是對中國傳統(tǒng)文化走向世界的一種推廣和弘揚(yáng)。我們只有不斷加深對傳統(tǒng)文化的理解，將傳統(tǒng)文化融和到現(xiàn)代廣告設(shè)計中，才能對傳統(tǒng)文化加以改造、提煉和運(yùn)用，更好地利用它創(chuàng)造新的富有中國特色的現(xiàn)代廣告設(shè)計理念。

第2篇：機(jī)械優(yōu)化設(shè)計論文范文

關(guān)鍵詞：結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計技術(shù)；礦山機(jī)械設(shè)計；初步

礦山機(jī)械中的一些大型設(shè)備大部分是結(jié)構(gòu)件。據(jù)不完全統(tǒng)計，裝載機(jī)、牙輪鉆機(jī)、挖掘機(jī)等設(shè)備，其結(jié)構(gòu)件占60%以上。對這些以結(jié)構(gòu)件為主的設(shè)備，采用傳統(tǒng)的設(shè)計方法，其結(jié)果是很不理想的。慶幸的是，我們這行業(yè)的研究設(shè)計人員開始關(guān)注這個問題，做了一些有益的工作。如對一些機(jī)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計，用有限原方法進(jìn)行結(jié)構(gòu)的靜動強(qiáng)度分析等等。但到目前為止，仍沒見到有關(guān)礦山機(jī)械結(jié)構(gòu)優(yōu)化的文獻(xiàn)。

一、礦山機(jī)械結(jié)構(gòu)優(yōu)化的可行性和必要性

1.盡管有這樣那樣的困難，對礦山機(jī)械進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計還是有可能的。結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計應(yīng)用有三個前提條件：一是電子計算機(jī)的發(fā)展和普及，二是有限元理論和方法的發(fā)展；三是高效的結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法。從目前情況著，電子計算機(jī)特別是微型電子計算機(jī)在科研、設(shè)計部門已日益普及，作為結(jié)構(gòu)優(yōu)化基礎(chǔ)之一的有限元理論和方法是比較成熟的，而且有了不少通用的有限元分析程序；結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計理論，經(jīng)過二十多年的發(fā)展也日臻成熟，無論是優(yōu)化準(zhǔn)則法、數(shù)學(xué)規(guī)劃法還是兩者的統(tǒng)一方法，其解題效率都比較高。結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)目前已廣泛地應(yīng)用于航空部門、土建部門等。在礦山機(jī)械領(lǐng)域由于廣大科技工作者的努力，在有限元分析方面已取得了較大的進(jìn)展。對牙輪鉆機(jī)、裝載機(jī)、挖掘機(jī)等主要礦山機(jī)械的有限元分析已全面展開。這就為結(jié)構(gòu)優(yōu)化提供了直接的便利條件。給礦山機(jī)械的優(yōu)化提供了可靠的保證。

2.礦機(jī)中的一些主要設(shè)備如牙輪鉆機(jī)、裝載機(jī)、挖掘機(jī)等都具有一個比較明顯的特點，那就是：十分笨重，運(yùn)輸不便。對這些設(shè)備采用傳統(tǒng)方法進(jìn)行設(shè)計時，則往往難以找到一個理想的方案。其應(yīng)力分布和結(jié)構(gòu)往往是不太合理。而采用結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計方法，可以在對原始設(shè)計方案進(jìn)行有限元分析的基礎(chǔ)上，采用自動尋優(yōu)方法，就可以找到一個較理想的方案。使結(jié)構(gòu)的應(yīng)力分布更加均勻，結(jié)構(gòu)更加合理。而且，從現(xiàn)在的文獻(xiàn)來看，設(shè)備的自重可以減輕25%左右，其經(jīng)濟(jì)效益是十分顯著的。因此，有必要對礦機(jī)結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計。

二、 礦山機(jī)械設(shè)計中結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計技術(shù)

1. 最大可靠性結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計。"可靠性"的概念對我們并不陌生，但將可靠性概率引入超靜定結(jié)構(gòu)的設(shè)計中，卻鮮為人知。而在工程設(shè)計中卻經(jīng)常希望在給定材料體積下盡可能合理地分布結(jié)構(gòu)材料，使結(jié)構(gòu)的可靠性盡可能地大，或是研究一個用料省、可靠性大的折衷方案。因此在礦山機(jī)械結(jié)構(gòu)件設(shè)計中，引入可靠性概率（結(jié)構(gòu)在規(guī)定的條件下，在規(guī)定的時間內(nèi)完成預(yù)定功能的概率）這一衡量結(jié)構(gòu)可靠性的指標(biāo)，采用一次二階矩概率設(shè)計理論，以傳統(tǒng)的安全系數(shù)為目標(biāo)進(jìn)行優(yōu)化，就可以提高結(jié)構(gòu)的安全度，而且使結(jié)構(gòu)更為合理。文獻(xiàn)"1"以結(jié)構(gòu)桿件截面積為設(shè)計變量進(jìn)行了可靠性最大的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計表明這個方法是可行的。

2. 結(jié)構(gòu)模糊優(yōu)化設(shè)計。從目前的有限元程序，對于所給定的計算模型，其結(jié)果是比較精確的。但是對實際結(jié)構(gòu)而言，這個結(jié)果是不大可信的。這是與模型、載荷，約束的簡化等多方面因素有關(guān)。本來，這些因素在實際工作或結(jié)構(gòu)中是不大容易確定的，也就是說具有一定的"模糊性"。另外，對于有限元分析的計算工況的確定也是比較困難的。目前，我們在有限元分析中，一般是選擇典型工況進(jìn)行，至于這典型工況的"典型性"則是由分析者自己確定。此外，在結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計中，還有許多東西是模糊的，目標(biāo)函數(shù)、約束條件、約束條件的右端項等等均具有一定的模糊性。最后，為了真正地得到滿足所有可能約束的結(jié)構(gòu)最佳組成，我們要對最后的尺寸和形狀作出決策。因為，對每種不同的工況，計算得到的"最優(yōu)值"是各不相同的，那么，在綜合所有計算工況時，究竟如何確定其最終尺寸呢？顯然，按滿應(yīng)力法則不大可行，因為滿應(yīng)力法是要求每一單元至少在一種工況下達(dá)到滿應(yīng)力狀態(tài)，這樣綜合的結(jié)構(gòu)就不可能是最輕結(jié)構(gòu)。因此，最后尺寸和形狀的決定也要借助模糊理論來解決。從模糊到精確，再從精確到模糊，這是符合歷史發(fā)展規(guī)律。

3.研制、推廣、應(yīng)用CAD軟件。根據(jù)現(xiàn)代結(jié)構(gòu)設(shè)計的需要，借助計算機(jī)輔助設(shè)計，不但能對結(jié)構(gòu)的初始方案和改進(jìn)方案快速地進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析和強(qiáng)度校核。而且還能開展以最輕重量的單目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計和以機(jī)器工作性能、節(jié)省鋼材和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度三大要素為出發(fā)點的多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計。因此加速研制一些多功能的計算機(jī)輔助設(shè)計軟件，對于提高礦山機(jī)械設(shè)計的質(zhì)量，是很有必要的。目前，在農(nóng)機(jī)領(lǐng)域已經(jīng)有了用于微型機(jī)的大型多功能的MAS程序系統(tǒng)，不過，在優(yōu)化設(shè)計等方面，還有待進(jìn)一步完善。應(yīng)用CAD軟件，可以在以下幾個方面起到明顯作用：一是提供合理的設(shè)計方案、節(jié)省鋼材和成本。二是提高產(chǎn)品設(shè)計水平。三是可找出結(jié)構(gòu)損壞的原因和有害振動的根源。四是可以對機(jī)器系統(tǒng)進(jìn)行多目標(biāo)的優(yōu)化設(shè)計。在研制CAD系統(tǒng)時，應(yīng)該注意的是：一是發(fā)掘較為普及的微型機(jī)的潛力。二是結(jié)構(gòu)設(shè)計和分析的完備性（結(jié)構(gòu)靜動分析、結(jié)構(gòu)靜動優(yōu)化計算機(jī)繪圖等）。三是適用于多種結(jié)構(gòu)型式，即適用于多單元的結(jié)構(gòu)（如桿、梁、板、殼等）。

三、發(fā)展方向

1.大力推廣應(yīng)用結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的發(fā)展方向。航空、國防、造船等行業(yè)分別召開了結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的學(xué)術(shù)交流會。土建部門還舉辦了結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的專門講習(xí)班。機(jī)械工程學(xué)會召開的強(qiáng)度學(xué)術(shù)會議上也交流了結(jié)構(gòu)優(yōu)化方面的論文。這說明在這些行業(yè)和部門，結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計已經(jīng)受到重視。因此，礦山機(jī)械設(shè)計部門的工作者（包括設(shè)計師、研究生和教師）應(yīng)該注意推廣和應(yīng)用結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計技術(shù)?？梢耘e辦結(jié)構(gòu)優(yōu)化枝術(shù)講習(xí)班，召開礦山機(jī)械結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計學(xué)術(shù)交流會。學(xué)習(xí)工程設(shè)計人員應(yīng)該掌握結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的基本知識，學(xué)會使用一些結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計軟件。對具體的結(jié)構(gòu)采用優(yōu)化設(shè)計，以提高整個礦山機(jī)械的設(shè)計水平。

2.礦機(jī)結(jié)構(gòu)從靜力優(yōu)化向動力優(yōu)化過渡。首先，我們要大力開展礦機(jī)結(jié)構(gòu)的靜力優(yōu)化設(shè)計，推廣應(yīng)用和完善現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)優(yōu)化程序，研制和發(fā)展一些通用性較強(qiáng)而且又適合礦機(jī)特點的軟件包。其次，我們應(yīng)該在結(jié)構(gòu)靜力優(yōu)化的基礎(chǔ)上，對礦機(jī)結(jié)構(gòu)進(jìn)行動力優(yōu)化設(shè)入計。因為在靜力優(yōu)化時沒有考慮結(jié)構(gòu)的動力特性。如固有頻率、動態(tài)響應(yīng)等。而這些動力特性對于大部分礦山機(jī)械來說是比較重要的。如固有頻率對司機(jī)乘坐的舒適性以及共振破壞等都是很重要的。而結(jié)構(gòu)的動力優(yōu)化設(shè)計就是在靜力優(yōu)化的基礎(chǔ)上引進(jìn)頻率約束，動強(qiáng)度約束，動剛度約束等。在理論上，進(jìn)行動力優(yōu)化是沒有困難的，靜力優(yōu)化的結(jié)果可以作為動力優(yōu)化的初始值。

我們建議，在近幾年內(nèi)，應(yīng)該集中精力著手研究一些具有專業(yè)特色的典型的程序包。如底盤、車架、機(jī)架等結(jié)構(gòu)件的優(yōu)一化程序。按照結(jié)構(gòu)的通用性、統(tǒng)一性和組合性原則建立程序包，對結(jié)構(gòu)件進(jìn)行選型優(yōu)化設(shè)計。當(dāng)然，如果在程序包中加上對整機(jī)參數(shù)的優(yōu)化、液壓系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計、傳動系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計等等，可以使礦山機(jī)械的設(shè)計更趨自動化。

參考文獻(xiàn)：

[1]程耿東?？煽啃宰畲蟮慕Y(jié)溝優(yōu)化設(shè)計.計算結(jié)構(gòu)力學(xué)及其應(yīng)用.2010，No4

第3篇：機(jī)械優(yōu)化設(shè)計論文范文

中圖分類號：K826.16 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：

本文介紹傳統(tǒng)與現(xiàn)代優(yōu)化方法近年來在國內(nèi)機(jī)械工程界的應(yīng)用情況，并展望優(yōu)化方法應(yīng)用研究的方向。

1傳統(tǒng)優(yōu)化方法的應(yīng)用與改進(jìn)

1.1傳統(tǒng)優(yōu)化方法的應(yīng)用

從近幾年發(fā)表的工程優(yōu)化設(shè)計論文可以看出，傳統(tǒng)優(yōu)化方法仍有較為廣泛的應(yīng)用，具有不可忽視的作用。在機(jī)械工程領(lǐng)域，傳統(tǒng)優(yōu)化方法主要應(yīng)用于機(jī)構(gòu)或機(jī)械零部件的優(yōu)化設(shè)計，在結(jié)構(gòu)、形狀、性能和可靠性等方面進(jìn)行優(yōu)化，改善了機(jī)械產(chǎn)品的質(zhì)量，減輕了重量，提高了性能。在優(yōu)化設(shè)計中，隨機(jī)方向法、復(fù)合形法、增廣拉格朗日乘子法、懲罰函數(shù)法等應(yīng)用都十分廣泛。

1.2傳統(tǒng)優(yōu)化方法的改進(jìn)

針對廣泛采用的基本復(fù)合形法存在著搜索不完全、映射系數(shù)取值不靈活、復(fù)形多樣性保持差等缺陷，提出了相應(yīng)的改進(jìn)措施，如動態(tài)全域映射收縮算子以及最大冗余點映射準(zhǔn)則，形成了一類新型的復(fù)合形法，大大提高了尋優(yōu)成功率。文獻(xiàn)[7]利用改進(jìn)的離散變量懲罰函數(shù)法解決離散變量的工程問題，將整個優(yōu)化過程分為連續(xù)變量懲罰函數(shù)法的初始優(yōu)化、帶離散變量的懲罰函數(shù)法優(yōu)化和網(wǎng)格法檢驗三步進(jìn)行，消除了優(yōu)化變量初始值對優(yōu)化結(jié)果的影響，使優(yōu)化結(jié)果更為準(zhǔn)確合理。提出了連續(xù)變量及非均勻離散變量的均勻離散化處理方法，并借鑒離散變量的搜索優(yōu)化法，在連續(xù)變量的復(fù)合形法基礎(chǔ)上，探討了一種求解有約束非線性混合離散變量的優(yōu)化設(shè)計問題的方法――混合離散復(fù)合形法，該算法可用于工程結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計中，其結(jié)果不需圓整，解題可靠性和效率大大提高。 1.3懲罰函數(shù)法

懲罰函數(shù)法，是約束優(yōu)化問題中一種比較常用的間接解法。采用基于Powell的內(nèi)點懲罰函數(shù)法對實際偏心擺式飛剪機(jī)剪切機(jī)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，使飛剪機(jī)的機(jī)械參數(shù)滿足了剪切過程要求，同時提高了飛剪機(jī)剪切性能和軋件的剪切質(zhì)量。文獻(xiàn)[10]運(yùn)用內(nèi)點懲罰函數(shù)法將約束優(yōu)化問題轉(zhuǎn)化為無約束問題后，用共軛梯度法進(jìn)行機(jī)床主傳動系統(tǒng)中零件參數(shù)的優(yōu)化，使機(jī)床主傳動系統(tǒng)方案達(dá)到最優(yōu)，同時可提高設(shè)計精度、縮短設(shè)計周期。文獻(xiàn)[11]利用懲罰函數(shù)法對汽車動力傳動系優(yōu)化數(shù)學(xué)模型進(jìn)行了優(yōu)化，使整車綜合性能均有顯著改善。文獻(xiàn)[12]針對混合懲罰優(yōu)化法存在的初始點選擇、可能的局部最優(yōu)點及計算時間等問題，提出了遺傳懲罰復(fù)合算法GPCM。

2現(xiàn)代優(yōu)化方法的應(yīng)用

隨著20世紀(jì)70年代初期計算復(fù)雜性理論的形成，科學(xué)工作者發(fā)現(xiàn)并證明了大量來源于實際的組合最優(yōu)化問題是非常難解的問題，其中許多問題如0―1背包問題、旅行商問題（TSP）、裝箱問題等，都被證明為NP完全問題，因而傳統(tǒng)的優(yōu)化算法就顯得無能為力了。20世紀(jì)80年代初期，應(yīng)運(yùn)而生了一系列現(xiàn)代優(yōu)化計算方法，如遺傳算法、模擬退火算法、蟻群算法等，它們的共性是基于客觀世界中的一些自然現(xiàn)象，通過與組合最優(yōu)化求解進(jìn)行類比，找出它們的一些共性，建立相應(yīng)的算法。

2.1遺傳算法

遺傳算法(GeneticAlgorithm簡稱GA)，是20世紀(jì)70年代初期由美國密執(zhí)根（Michigan）大學(xué)霍蘭（Holland）教授提出的一種全新概率優(yōu)化方法。GA是一種非確定性的擬自然算法，它仿造自然界生物進(jìn)化的規(guī)律，對一個隨機(jī)產(chǎn)生的群體進(jìn)行繁殖演變和自然選擇，適者生存，不適者淘汰，如此循環(huán)往復(fù)，使群體素質(zhì)和群體中個體的素質(zhì)不斷演化，最終收斂于全局最優(yōu)解。

2.2模擬退火算法

模擬退火算法(SimulatedAnnealing簡稱SA)，最早的思想由Metropolis在1953年提出，Kirkpatrick在1983年成功地應(yīng)用在組合最優(yōu)化問題。SA是一個全局最優(yōu)算法，以優(yōu)化問題的求解與物理系統(tǒng)退火過程的相似性為基礎(chǔ)，利用Metropolis算法并適當(dāng)?shù)目刂茰囟鹊南陆颠^程實現(xiàn)模擬退火，從而達(dá)到求解全局優(yōu)化問題的目的。模擬退火算法是一種通用的優(yōu)化算法，用以求解不同的非線性問題；對不可微甚至不連續(xù)的函數(shù)優(yōu)化，能以較大概率求得全局優(yōu)化解；具有較強(qiáng)的魯棒性、全局收斂性、隱含并行性及廣泛的適應(yīng)性；并且能處理不同類型的優(yōu)化設(shè)計變量(離散的、連續(xù)的和混合型的)；不需要任何的輔助信息，對目標(biāo)函數(shù)和約束函數(shù)沒有任何要求。目前已在工程中得到了廣泛的應(yīng)用，諸如VLSI生產(chǎn)調(diào)度、控制工程、機(jī)器學(xué)習(xí)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、圖像處理、數(shù)值分析等領(lǐng)域。

2.3蟻群算法

蟻群算法(AntColonyAlgorithm簡稱ACA)，是受自然界中真實蟻群的集體行為的啟發(fā)而提出的一種基于群體的模擬進(jìn)化算法，是1991年由意大利學(xué)者M(jìn).Dorigo等人首先提出，通過人工模擬螞蟻搜索食物的過程來求解旅行商問題(TSP)。蟻群算法對系統(tǒng)優(yōu)化問題的數(shù)學(xué)模型沒有很高的要求，只要可以顯式表達(dá)即可，避免了導(dǎo)數(shù)等數(shù)學(xué)信息，使得優(yōu)化過程更加簡單，遍歷性更好，適合非線性問題的求解。主要應(yīng)用在：旅行商問題(TSP)、二次分配問題(QAP)、車間任務(wù)調(diào)度問題(JSP)、車輛路線問題(VRP)、圖著色問題(GCP)、有序排列問題(SOP)、機(jī)構(gòu)同構(gòu)判定問題、數(shù)據(jù)的特征聚類過程、集成電路布線設(shè)計、電信路由控制、交通建模及規(guī)劃等的求解。 2.4三種算法應(yīng)用的比較分析

遺傳算法、模擬退火算法、蟻群算法都是隨機(jī)搜索算法，它們的搜索過程都具有非確定性，具有避免陷入局部最優(yōu)以收斂于全局最優(yōu)(或次優(yōu))的能力。三種算法的共同特點是魯棒性較強(qiáng)，對基本算法模型稍加修改，便可以應(yīng)用于其它問題；具有并行性，易于并行實現(xiàn)；很容易與多種啟發(fā)式算法結(jié)合，以改善算法的性能。在背包問題的求解中，遺傳算法有較強(qiáng)的全局搜索性能，但容易產(chǎn)生早熟收斂的問題，而且在進(jìn)化后期搜索效率較低。模擬退火算法具有很好的局部搜索能力，但對參數(shù)的依賴性較強(qiáng)。因而將它們結(jié)合使用，在優(yōu)化性能、優(yōu)化效率、可靠性方面具有明顯的優(yōu)越性。

3結(jié)論與展望

優(yōu)化方法在工程領(lǐng)域的應(yīng)用已有較長時間的研究，傳統(tǒng)與現(xiàn)代優(yōu)化方法各有其優(yōu)點和不足。一般而言，傳統(tǒng)優(yōu)化方法的理論基礎(chǔ)完整而扎實，算法理論性和通用性強(qiáng)，可靠性、搜索效率較高，但由于算法是基于連續(xù)函數(shù)和凸規(guī)劃構(gòu)造的，存在著對于非凸優(yōu)化問題易收斂于局部最優(yōu)點，全局最優(yōu)解難以保證，難以處理離散變量等缺點?，F(xiàn)代優(yōu)化方法中，研究與應(yīng)用最為活躍的是遺傳算法，檢索到的近幾年遺傳算法的文獻(xiàn)量幾倍于傳統(tǒng)優(yōu)化方法和其他現(xiàn)代優(yōu)化方法的相關(guān)文獻(xiàn)的總和。

參考文獻(xiàn)：

[1]張翔;優(yōu)化設(shè)計方法及編程[M];北京：中國農(nóng)業(yè)大學(xué)出版社，2001.7

[2]丁敘生;唐壽剛;無周向回油液體靜壓軸承優(yōu)化設(shè)計[J];制造技術(shù)與機(jī)床，2001(1)：25－27

第4篇：機(jī)械優(yōu)化設(shè)計論文范文

[關(guān)鍵詞]鍛造技術(shù)、全自動機(jī)械式

中圖分類號：F426.4 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-914X（2017）04-0028-01

[Abstract]in the manufacturing industry， forging technology and equipment occupies a very important position， is widely used in automobile， aircraft， weapons and instruments. Forging industry， according to the size of the weight or the size of the equipment， the forging is divided into small and medium sized forgings and large forgings.Generally more than 10 mn forging hydraulic press forging is called large forgings， such as power plant rotor， retaining ring， roll， container tube section， head， etc.. The internal quality of heavy forgings is strict and the technical difficulty is large. As a result， the quality and productivity of large forgings are one of the important symbols to measure the level of industrial development in a country

[Key words]forging technology， fully automatic mechanical

1.引言

冷鍛工藝是一種精密塑性成形技術(shù)，具有切削加工無可比擬的優(yōu)點，如制品的機(jī)械性能好，生產(chǎn)率高和材料利用率高，特別適合于大批量生產(chǎn)，而且可以作為最終產(chǎn)品的制造方法。在交通運(yùn)輸工具、航空航天和機(jī)床工業(yè)等行業(yè)具有廣泛的應(yīng)用。同時相比熱鍛工藝，冷鍛工藝具有節(jié)能、高效等特點，與當(dāng)前的能源政策以及國家發(fā)展戰(zhàn)略是一脈相承的，因此，冷鍛技術(shù)在近年來具有良好的發(fā)展勢頭，同時受到了國家的大力支持。當(dāng)前汽車工業(yè)、摩托車工業(yè)和機(jī)床工業(yè)的飛速發(fā)展，為冷鍛這一傳統(tǒng)的技術(shù)的發(fā)展提供了原動力。冷鍛技術(shù)在我國的起步雖然不算太晚，但發(fā)展速度與發(fā)達(dá)國家有很大的差距。到目前為止，我國生產(chǎn)的轎車上的冷鍛件重量不足20kg， 相當(dāng)于發(fā)達(dá)國家的一半，開發(fā)潛力很大，加強(qiáng)冷鍛技術(shù)開發(fā)與推廣應(yīng)用是我國目前的一項緊迫任務(wù)。

2.全自動機(jī)械式冷鍛生產(chǎn)線設(shè)計內(nèi)容

是一臺肘桿式大行程全自動機(jī)械式冷鍛壓力機(jī)以及輔助上料、涂油以及堆垛功能的機(jī)器人（以下簡稱機(jī)器人），并實現(xiàn)聯(lián)機(jī)全自動控制，設(shè)計時需要注意以下幾點：

（1）冷鍛機(jī)本體結(jié)構(gòu)設(shè)計，應(yīng)用有限元方法和模態(tài)分析方法，對機(jī)身的動態(tài)精度與動態(tài)剛度進(jìn)行研究，對機(jī)身結(jié)構(gòu)進(jìn)行動態(tài)性優(yōu)化設(shè)計。采用獨特的箱形焊接框架結(jié)構(gòu)，增加了機(jī)械的高剛性，減少了了噪音和震動，有助于降低能耗，提高效率、生產(chǎn)精度和延長模具壽命，采用寬敞的側(cè)面開口有利于配合自動化周邊設(shè)備，達(dá)到鍛壓自動化的要求；

（2）機(jī)械手自動上料裝置、自動送料涂油裝置、定位舉升裝置、堆垛裝置等的研制。

（3）冷鍛機(jī)與機(jī)械手的聯(lián)機(jī)設(shè)計：機(jī)械手與冷鍛機(jī)同步運(yùn)行方面的研究；

（4）冷鍛控制系統(tǒng)設(shè)計，用于實現(xiàn)全自動冷鍛生產(chǎn)線的工作流程，從機(jī)電一體化的角度將各個子系統(tǒng)有機(jī)集成在一起，通過整機(jī)調(diào)試實現(xiàn)預(yù)期目標(biāo)。

（5）運(yùn)行精度及整體性能穩(wěn)定性的研究：以確保生產(chǎn)產(chǎn)品質(zhì)量的精度與穩(wěn)定性，提高模具使用壽命；

3.全自動機(jī)械式冷鍛生產(chǎn)線關(guān)鍵技術(shù)要點

由于冷鍛機(jī)工作繁重，經(jīng)常處于長時間連續(xù)工作狀態(tài)，加工精度及質(zhì)量要求高，對設(shè)備的制造精度以及機(jī)械手配置系統(tǒng)的可靠性要求很高，同時機(jī)械手配置系統(tǒng)還要適應(yīng)車間的惡劣環(huán)境。這些要求給整體生產(chǎn)線整體方案的擬定、機(jī)械手配置系統(tǒng)方案的選擇帶來很大的難度，其中關(guān)鍵問題有：

（1）冷鍛機(jī)機(jī)架的優(yōu)化設(shè)計：本體結(jié)構(gòu)是冷鍛機(jī)的重要組成部分，它不僅是冷鍛機(jī)主要零件的裝配基體，而且還要承受機(jī)器的全部工作載荷，本體結(jié)構(gòu)的承載能力和變形大小及其動態(tài)性能將直接影響產(chǎn)品的精度及模具的使用壽命。因此本體機(jī)架的設(shè)計與優(yōu)化將是冷鍛機(jī)設(shè)計的關(guān)鍵。

（2）機(jī)械手裝置本體及與冷鍛機(jī)的聯(lián)機(jī)運(yùn)行設(shè)計方案：冷鍛機(jī)在工作過程中，機(jī)械手需配合完成自動上料、移載、輸出及翻轉(zhuǎn)，這對機(jī)械手工作精度以及與冷鍛機(jī)的同步性提出了較高要求，因此機(jī)械手配置系統(tǒng)的設(shè)計是冷鐓機(jī)自動生產(chǎn)的關(guān)鍵。

（3）滑塊運(yùn)行精度保證：滑塊的運(yùn)行精度決定了產(chǎn)品加工質(zhì)量的好壞，這也將是我們需要解決的問題關(guān)鍵。

4.技術(shù)特色和創(chuàng)新突破點

（1）采用低慣性、高扭力氣壓式分離器、剎車器，使啟動平穩(wěn)，降低被動運(yùn)行機(jī)構(gòu)的機(jī)械損失，提高了生產(chǎn)效率及重載、高頻次運(yùn)行情況下的穩(wěn)定性。

（2）全自動化：本冷鍛機(jī)通過側(cè)面開口與機(jī)械手配合，實現(xiàn)前部位自動上料、自動涂油、自動移載，自動輸出、翻轉(zhuǎn)及堆垛功能，實現(xiàn)冷鍛機(jī)生產(chǎn)線的全自動化。本機(jī)利用智能電腦數(shù)控系統(tǒng)控制，可實現(xiàn)單機(jī)單動、單機(jī)聯(lián)動、多機(jī)單動及連動自動化。

（3）大載荷：冷鍛機(jī)的公稱力為2000T，可加工大型冷鍛零件。冷鍛機(jī)本體結(jié)構(gòu)采用超聲波振動處理及整體噴砂處理去應(yīng)力焊接箱型結(jié)構(gòu)，具有較大的剛性及強(qiáng)度，確保了設(shè)備性能的穩(wěn)定性，可提高產(chǎn)品的精度以及延長模具的使用壽命。

5.結(jié)束語

由于冷鍛產(chǎn)品可以實現(xiàn)少甚至無切削加工，可以直接用于裝配，極大的提高了材料利用率及生產(chǎn)效率。因此，其應(yīng)用面越來越廣泛。隨著我國大噸位冷鍛機(jī)的生產(chǎn)技術(shù)水平的不斷提高，將大大帶動汽車產(chǎn)業(yè)、模具產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，也為我國的節(jié)能減排作出極大的貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)

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[10] 中國農(nóng)業(yè)機(jī)械年鑒編輯委員會.中國農(nóng)業(yè)機(jī)械年鑒2002-玉米收獲機(jī)械化發(fā)展概況.北京：2003.

[12] 中國農(nóng)業(yè)年鑒編輯委員會.中國農(nóng)業(yè)年鑒（2003）.北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，2003年12月.

第5篇：機(jī)械優(yōu)化設(shè)計論文范文

關(guān)鍵詞：優(yōu)化設(shè)計；泵效；機(jī)采系統(tǒng)效率

前言：

有桿抽油作為石油工業(yè)傳統(tǒng)的采油方式之一，在采油工程中一直占主導(dǎo)地位，而抽油機(jī)是石油開采中重要的機(jī)械采油設(shè)備。隨著油田開發(fā)的不斷深入，采油成本逐年遞增，抽油系統(tǒng)效率成為衡量一個油田開發(fā)水平的重要指標(biāo)。因此，開展抽油機(jī)井系統(tǒng)效率影響因素研究，找出影響系統(tǒng)效率的敏感因素，對油田提高采油系統(tǒng)效率及節(jié)能降耗具有很重要的意義。

1.抽油機(jī)井系統(tǒng)效率及優(yōu)化設(shè)計技術(shù)

1.1抽油機(jī)井系統(tǒng)效率

抽油機(jī)井系統(tǒng)效率是指在原油生產(chǎn)中，抽油機(jī)將井下液體舉升到地面的過程中所需要的有效功率（或能量）與拖動抽油機(jī)的電動機(jī)的輸入功率（或能量）的比值。

要想提高抽油機(jī)的系統(tǒng)效率，必須盡量減少功率在液體舉生過程中的各種損耗，盡可能的提高有效功率。在油井產(chǎn)液量和揚(yáng)程一定的條件下，提高系統(tǒng)效率的途徑有：（1）增大泵徑；（2）提高泵效；（3）降低粘度；（4）采用高強(qiáng)度抽油桿以增大管徑桿徑比；（5）減輕桿柱重量及液柱重量；（6）優(yōu)選抽油機(jī)種類并合理匹配電機(jī)，使電機(jī)空載功率盡可能低；（7）盡量減少抽油桿經(jīng)過的井斜段的單位長度桿柱的重量；（8）調(diào)整抽油機(jī)平衡，防止電機(jī)發(fā)電（以降低地面損失功率及水擊能耗）。

在這些途徑中抽油機(jī)井參數(shù)優(yōu)化設(shè)計技術(shù)以能耗最低或以成本最低為原則確定泵徑和沉沒度，以經(jīng)濟(jì)效益為目標(biāo)函數(shù)來確定管徑和桿柱鋼級。

1.2 抽油機(jī)井優(yōu)化設(shè)計技術(shù)

抽油機(jī)井優(yōu)化設(shè)計技術(shù)是通過開展能量分析，將有桿泵抽油系統(tǒng)輸入功率分為地面損失功率、粘滯損失功率、滑動損失功率、溶解氣膨脹功率、有用功率五部分并建立相應(yīng)的函數(shù)關(guān)系。

在油井產(chǎn)液量相對穩(wěn)定的情況下，計算出不同參數(shù)組合所對應(yīng)的輸入功率。優(yōu)化設(shè)計是在保證油井產(chǎn)液量相對穩(wěn)定的前提下，以輸入功率最低、系統(tǒng)效率最高為原則，優(yōu)選最佳設(shè)計方案、最優(yōu)技術(shù)和最優(yōu)生產(chǎn)參數(shù)，以提高機(jī)采井運(yùn)行質(zhì)量與效率。利用“機(jī)采參數(shù)優(yōu)化設(shè)計”軟件，主要優(yōu)化設(shè)計的參數(shù)包括：泵徑、泵深、沖程、沖次、管桿最佳組合等。由于此前大部分機(jī)采井機(jī)桿泵不配套、管桿組合不合理，所以通過優(yōu)化設(shè)計可以較大提高系統(tǒng)效率。

2.能耗最低機(jī)采系統(tǒng)設(shè)計軟件應(yīng)用

所用的能耗最低機(jī)采系統(tǒng)設(shè)計軟件，具有以下主要功能：（1）進(jìn)行能耗最低或成本最低機(jī)采系統(tǒng)設(shè)計；（2）對機(jī)采系統(tǒng)的能耗、系統(tǒng)效率、成本現(xiàn)狀進(jìn)行評價分析；（3）對原機(jī)采系統(tǒng)測試數(shù)據(jù)進(jìn)行計算處理；（4）對設(shè)計的新系統(tǒng)進(jìn)行跟蹤評估。

2.1能耗最低機(jī)采系統(tǒng)設(shè)計軟件實施辦法

（1）抽油機(jī)井躺井后由采油隊技術(shù)人員在24小時內(nèi)進(jìn)行設(shè)計優(yōu)化，并報地質(zhì)隊。

（2）地質(zhì)隊負(fù)責(zé)對優(yōu)化設(shè)計進(jìn)行審核，審核后按照優(yōu)化內(nèi)容進(jìn)行地質(zhì)設(shè)計。對于優(yōu)化內(nèi)容有異議的，要及時組織相關(guān)人員進(jìn)行討論。

（3）技術(shù)監(jiān)督股嚴(yán)格按照設(shè)計要求進(jìn)行管、桿、泵的配置，做好作業(yè)過程中的監(jiān)督檢查。

（4）采油隊在優(yōu)化設(shè)計完成后，對優(yōu)化后的地面參數(shù)提前落實，制定相應(yīng)調(diào)整措施，確保作業(yè)開井一周內(nèi)按照設(shè)計要求調(diào)整到位。

（5）采油隊技術(shù)員在地質(zhì)隊完成設(shè)計后把設(shè)計內(nèi)容錄入“機(jī)采優(yōu)化”平臺內(nèi)，并在實施后一周內(nèi)將效果對比情況一并錄入。每周五上午將本周工作完成情況及效果分析按要求報采油股，由采油股匯總統(tǒng)計后報注采科。

2.2 能耗最低機(jī)采系統(tǒng)設(shè)計軟件設(shè)計方法

以尚店油田SDS46X10為例，進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計。動態(tài)數(shù)據(jù)：日產(chǎn)液量30.4t/d，含水93.1%，動液面413m，油壓0.78MPa，套壓0.1 MPa；靜態(tài)數(shù)據(jù)：地層原油密度0.8772 kg/m?，汽油比33，原油飽和壓力9.51 MPa，油層溫度55.72℃，結(jié)蠟溫度30℃，地層原油粘度41.8mPa?s。

2.3.能耗最低機(jī)采系統(tǒng)設(shè)計軟件應(yīng)用效果

2013年11月份至今尚店油田作業(yè)檢泵17井次，優(yōu)化設(shè)計17井次，檢泵井設(shè)計優(yōu)化率達(dá)到100%；按設(shè)計作業(yè)施工15井次，設(shè)計實施率88%。

從整體上看，按優(yōu)化設(shè)計施工且沖次符合設(shè)計要求的15口檢泵井單井平均泵徑降低9.9mm，泵掛加深13.4m，動液面加深30m，沖次降低到2.6次，日產(chǎn)液量提高3.6t/d，泵效提高8.3%，輸入功率下降0.85 kW，單井平均日節(jié)電20kW?h，降耗率12.69%，平均系統(tǒng)效率提高到10.1%，效果明顯

3. 結(jié)論與認(rèn)識

（1）取全取準(zhǔn)各項參數(shù)是進(jìn)行油井優(yōu)化設(shè)計的前提條件，是保證優(yōu)化設(shè)計質(zhì)量的根本，必須加強(qiáng)對基礎(chǔ)數(shù)據(jù)采集、錄入的管理。在動態(tài)參數(shù)中，動液面波動大的油井，應(yīng)結(jié)合多個月的油井動態(tài)情況分析，再選取合適的動液面。

（2）日常管理和維護(hù)抽油機(jī)井優(yōu)化設(shè)計軟件數(shù)據(jù)庫應(yīng)及時更新。

（3）及時調(diào)參，防止井下管桿承受不住快沖次導(dǎo)致斷裂，重復(fù)作業(yè)。

（4）如果完全按照“功率最低原則”選擇的設(shè)計結(jié)果進(jìn)行施工，有時會出現(xiàn)“節(jié)能”與“增加成本”間的矛盾（因過多改變井下管柱組合增加的成本比優(yōu)化后節(jié)約電費多）。

（5）提高抽油機(jī)系統(tǒng)效率是一個系統(tǒng)工程， 需要從整體上進(jìn)行分析和調(diào)整，實現(xiàn)最優(yōu)化的配置，才能最大限度地提高系統(tǒng)效率。只有通過改善地層供液狀況，優(yōu)化生產(chǎn)參數(shù)， 合理配置地面拖動系統(tǒng)，精細(xì)設(shè)備設(shè)施的維護(hù)管理，才能有效提高抽油機(jī)井的系統(tǒng)效率， 實現(xiàn)抽油機(jī)井的高效生產(chǎn)[2]。

參考文獻(xiàn)

第6篇：機(jī)械優(yōu)化設(shè)計論文范文

【論文摘要】：對變頻調(diào)速器在實踐應(yīng)用中容量的正確選擇、傳動系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計以及外接制動電阻等方面的問題，總結(jié)了一些經(jīng)驗。

隨著電力技術(shù)的迅速發(fā)展，交流電機(jī)變頻調(diào)速技術(shù)取得了突破性的進(jìn)步，進(jìn)入了普及應(yīng)用階段。在我國，變頻調(diào)速器也正越來越廣泛地被采用，與此同是地，如何正確地選好、用好已成為廣大用戶十分突出的問題了。

1.關(guān)于容量選擇

在變頻調(diào)速器的說明書中，為了幫助用戶選擇容量，都有"配用電動機(jī)容量"一欄，然而，這一欄的含義卻不夠確切，常導(dǎo)致變頻器的誤選。

各種生產(chǎn)機(jī)械中，電動機(jī)的容量主是根據(jù)發(fā)熱原則來選定的。就是說，在電動機(jī)帶得動的前提下，只要其溫升在允許范圍內(nèi)，短時間的過載是允許的。電動機(jī)的過載能力一般定為額定轉(zhuǎn)矩的1.8-2.2倍。電動機(jī)的溫升，所謂"短時間"至少也在十幾分鐘以上。而變頻調(diào)速器的過載能力為：150％，l分鐘。這個指標(biāo)，對電動機(jī)來說，只有在起動過程才有意義，在運(yùn)行過程中，實際上是不允許載。

因此，"配用電動機(jī)容量"一欄的準(zhǔn)確含義是"配用電動機(jī)的實際最大容量"。實際選擇變頻器時，可按電動機(jī)在工作過程中的最大電流來進(jìn)行選擇，對于鼓風(fēng)機(jī)和泵類負(fù)載，因?qū)儆陂L期恒定負(fù)載，可直接按"配用電動機(jī)容量"來選擇。

2.傳動系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計

交流異步電動機(jī)經(jīng)變頻調(diào)速后，其有效轉(zhuǎn)矩和有效功率的范圍。配用變頻調(diào)速器時，必須根據(jù)生產(chǎn)機(jī)械的機(jī)械特性以及對調(diào)速范圍的要求等因素，對傳動系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)級化設(shè)計，優(yōu)化設(shè)計的主要內(nèi)容和大致方法如下：

2.1確定電動機(jī)的最高運(yùn)行頻率

（1）鼓風(fēng)機(jī)和泵類負(fù)載，這類負(fù)載的阻轉(zhuǎn)矩TL與轉(zhuǎn)速n的平方成正比TL=KTn2，輸出功率PL與轉(zhuǎn)速的在次方成正比PL=KPn3，（KT和KP為常數(shù)），由此可知，如轉(zhuǎn)速超過額定轉(zhuǎn)速，負(fù)載的轉(zhuǎn)矩和功率將分別按平方律和立方律增加，因此，在一般情況下，不允許在額定頻率以上運(yùn)行。

（2）一般情況下，各種機(jī)械的強(qiáng)度、振動以及耐磨性能等，都是以電動機(jī)轉(zhuǎn)速不超過3000r／min為前提設(shè)計的。因此，在沒有對機(jī)械重新進(jìn)行設(shè)計的情況下，2級電機(jī)的最高運(yùn)行頻率不要超過額定頻率太多。

（3）當(dāng)異步電機(jī)在額定頻率以上運(yùn)行時，由于電源電壓是恒定的，其在調(diào)到fx時電磁轉(zhuǎn)矩Tx近乎和頻率調(diào)節(jié)比Kf的平方成反比，即T≈TN/Kf2（而TN為額定頻率fN時的轉(zhuǎn)矩）。因此，最高運(yùn)行頻率不宜超過額定頻率

（4）異步電機(jī)在低頻下運(yùn)行時，為了獲得足夠的轉(zhuǎn)矩，常需進(jìn)行轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償。而轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償將使電機(jī)的磁路趨于飽和，從而增加附加損失，降低了效率，因此，只要情況許可，應(yīng)尺可能地提高運(yùn)行頻率的上限。

2.2確定傳動系統(tǒng)的傳動比并校核電動機(jī)的容量

（1）鼓風(fēng)機(jī)和泵類負(fù)載，一般均為直接驅(qū)動，不必考慮傳動比的問題。

（2）恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，首先，根據(jù)有效轉(zhuǎn)矩線以及所要求的頻率調(diào)節(jié)范圍，確定電機(jī)運(yùn)行的最高頻率和最低頻率。

假設(shè)已經(jīng)確定的電動機(jī)最高運(yùn)行頻率為fmax最低運(yùn)行頻率為fmin與此對應(yīng)的轉(zhuǎn)矩相對值為tTL，則電動機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩Tn=TL/qTL（TL負(fù)載轉(zhuǎn)矩）。如果原選電機(jī)并未留有余量的話，則配用變頻調(diào)速器后，電動機(jī)的容量應(yīng)擴(kuò)大1/tTL倍。傳動系統(tǒng)的傳動比入等于電動機(jī)在最高運(yùn)行頻率下的轉(zhuǎn)速nDmax負(fù)載所需求的最高轉(zhuǎn)速nLmax之比。

（3）恒功率負(fù)載：和恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載類似，首先根據(jù)有效功率線和頻率調(diào)節(jié)范圍，求出電動機(jī)運(yùn)行頻率的上、下限。

同樣，在求出最高和最低運(yùn)行頻率的同時，得到對應(yīng)的功率相對值tPL，而電動機(jī)的額定功率PN≥PL／tPL（PL為負(fù)載要求功率）。

在設(shè)計恒功率負(fù)載時，應(yīng)注意兩點：（1）盡量多利用額定頻率以上的部分；（2）當(dāng)調(diào)整范圍較大時，盡量采用兩檔傳動比。因為當(dāng)傳動比分成兩欄時，頻率范圍αf與αn轉(zhuǎn)速范圍之間的關(guān)系為?？梢?，在轉(zhuǎn)速范圍相同的情況下，頻率范圍將大為減小，從而可減小電動機(jī)的容量。

負(fù)載的機(jī)械特性，因是恒功率負(fù)載，故曲線上任一點的橫坐標(biāo)與縱坐標(biāo)的乘積均相等，且與負(fù)載功率成正比，即PL=KPTLnL=KPTLmaxLmin。全部轉(zhuǎn)速都在額定頻率以下調(diào)節(jié)時的有效轉(zhuǎn)矩線，在這種情況下，所需電動機(jī)的容量PN=KPTNnLmax>KPTLmaxLmax=αnPL。這說明，所需電動機(jī)的容量比負(fù)載功率的On倍還要大，是很不經(jīng)濟(jì)的。

⑴當(dāng)最高運(yùn)行頻率為額定頻率的2倍，傳動比只有一檔時的情形。在這種情況下，所需電機(jī)的容量PN=KPTN1/2nLmax1/2αnPL?？梢?，所需用容量只要大于負(fù)載功率的On/2倍就可以了。

⑵當(dāng)最高運(yùn)行頻率為額定頻率的2倍，傳動比為兩檔時的情形。這時，所需電機(jī)的容量PN1/2PL。可見，對于恒功率負(fù)載，當(dāng)αn>4時，這種方案是比較理想的。

3.自配外接制動電阻

各種變頻調(diào)速器都允許外接制動電阻，加快制動速度，外接電阻。但配套的制動電阻價格昂貴，不易買到，自動配置時，其阻值與功率可如下決定：

直流電路的電壓值UP=×380=53V；制動電流Is一般以不超過電機(jī)的額定電流IDN為原則，即Is≤IDN，故制動電阻Rs≥UD/Is。

因Rs內(nèi)通過電流的時間只有幾秒鐘，故其功率PR可按工其工作時的（1/10-1/8）選擇，即PR=(0.1-0.125)UD2/Rs。

因Rs接入電路時，應(yīng)注意將變頻調(diào)速器內(nèi)部的制動電阻切除，如不能切除，則應(yīng)適當(dāng)加大Rs的值，以免出現(xiàn)制動電流過大的情形。

在外接制動電路時，為了避免燒毀變頻器內(nèi)部的放電用大功率晶體管（GTR）有時也可以外接整個制動電器（即包括制動電阻和放電晶體管，這時，GTR應(yīng)選取其VCEX≥700伏；ICN≥（1.2-1.5）IDN安。

參考文獻(xiàn)

[1]馬新民，礦山機(jī)械，徐州：中國礦業(yè)大學(xué)出版社，2002

[2]李紀(jì)等，煤礦機(jī)電事故分析與預(yù)防，北京：煤炭工業(yè)出版社，1997

第7篇：機(jī)械優(yōu)化設(shè)計論文范文

關(guān)鍵詞：機(jī)械類專業(yè)；畢業(yè)設(shè)計；民族班；改革

畢業(yè)設(shè)計是學(xué)生在校學(xué)習(xí)期間最后一個實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，是學(xué)生學(xué)習(xí)、研究與實踐成果的全面總結(jié)，是學(xué)生綜合素質(zhì)與工程能力培養(yǎng)的全面檢驗。其主要目的是培養(yǎng)學(xué)生綜合應(yīng)用所學(xué)知識和技能解決工程實際問題的能力，進(jìn)行創(chuàng)造性工作的基本訓(xùn)練，培養(yǎng)學(xué)生獨立工作和團(tuán)隊協(xié)作能力，是對學(xué)生學(xué)習(xí)成果的一次全面考驗。新疆是個多民族地區(qū)，少數(shù)民族的基礎(chǔ)教育比較薄弱，考入新疆大學(xué)的多數(shù)少數(shù)民族學(xué)生均來自邊緣地區(qū)。雖然在四年的學(xué)習(xí)過程中，嚴(yán)格地按照教學(xué)大綱和教學(xué)計劃完成教學(xué)內(nèi)容，但是由于學(xué)生本身基礎(chǔ)較差、漢語接受能力有限，大部分學(xué)生對于系統(tǒng)性、實踐性較強(qiáng)的專業(yè)課程很難全部理解透徹，使學(xué)生在學(xué)習(xí)中總處于被動狀態(tài)。為加大民族班教學(xué)改革的力度，提高教學(xué)質(zhì)量，在以往實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)中所積累的經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，通過采取有效的改革措施，取得了較好的成果。

一、設(shè)計手段

機(jī)械制圖是機(jī)械工程專業(yè)最基本的工具，是表達(dá)設(shè)計思路和設(shè)計方案的語言。以往我們都是采用手工繪圖，其缺點是：繪圖速度慢、出錯率高、不易修改、圖面質(zhì)量差。國家早就規(guī)定要甩掉圖板，利用計算機(jī)二維繪圖解決以上問題，但其設(shè)計思路仍然建立在手工繪圖的基礎(chǔ)上。機(jī)電產(chǎn)品的配合性和可裝配性是設(shè)計人員容易出現(xiàn)錯誤的地方，以往要到產(chǎn)品最后裝配時才能發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)致零件的報廢和工期的延誤，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失和信譽(yù)損失。采用3D平臺下的計算機(jī)輔助裝配技術(shù)可以在設(shè)計階段就進(jìn)行驗證，確保設(shè)計的正確性，避免損失。三維設(shè)計方法與人的思維方式比較接近，較為直觀，可以大大地提高設(shè)計速度，并且可以進(jìn)行裝配干涉檢驗、機(jī)構(gòu)運(yùn)動仿真及有限元計算、優(yōu)化設(shè)計等。尤其對于空間想象力不高的學(xué)生來說，更是一種比較理想的設(shè)計方法。此外，三維設(shè)計后可以立即轉(zhuǎn)化為二維（平面）圖形，因此從三維到二維的整個過程不一定比直接畫二維圖要慢。我們從2000年（95級民族班）起，要求學(xué)生在畢業(yè)設(shè)計過程中盡量采用計算機(jī)繪圖，并在答辯中采用多媒體答辯，這在當(dāng)時全校民、漢班級中是比較少見的。直到2004年，采用三維設(shè)計已經(jīng)較普遍，這方面已經(jīng)達(dá)到了內(nèi)地同類大學(xué)的水平。

二、設(shè)計題目

選題是否合適，其難易程度直接決定學(xué)生畢業(yè)設(shè)計的質(zhì)量。我們在近幾年的畢業(yè)設(shè)計選題上，淘汰了以前過時的老題目，而盡量選擇指導(dǎo)教師的科研課題和當(dāng)前的生產(chǎn)實際相結(jié)合的題目，充分體現(xiàn)教學(xué)與科研、生產(chǎn)實際相結(jié)合的原則，培養(yǎng)學(xué)生綜合應(yīng)用所學(xué)知識和技能解決工程實際問題的能力。如2001年機(jī)械制圖96-2班兩名學(xué)生參加了由指導(dǎo)教師主持的橫向課題“數(shù)控塑料切粘機(jī)的研制”，并以之作為畢業(yè)設(shè)計題目，完成了產(chǎn)品的設(shè)計、零件的加工到整機(jī)的調(diào)試全過程，獲得了難得的實踐經(jīng)驗，并完成了整機(jī)的CAD繪圖工作。長期以來，機(jī)械強(qiáng)度分析與計算一直沿用材料力學(xué)、理論力學(xué)和彈性力學(xué)所提供的公式來進(jìn)行。由于在計算過程中有許多的簡化條件，因而計算精度較低；在設(shè)計中，為了保證設(shè)備或構(gòu)件的安全可靠性，常采用加大安全系數(shù)的方法，結(jié)果使結(jié)構(gòu)尺寸加大，浪費材料，有時還會造成結(jié)構(gòu)性能的降低。有限元分析技術(shù)是最重要的工程分析技術(shù)之一，它廣泛應(yīng)用于彈塑性力學(xué)、斷裂力學(xué)、流體力學(xué)、熱傳導(dǎo)等領(lǐng)域。有限元法在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用，使機(jī)電產(chǎn)品設(shè)計產(chǎn)生革命性的變化，理論設(shè)計代替了經(jīng)驗類比設(shè)計。以前由于其理論性較強(qiáng)，有限元法僅僅用在碩士論文中，但從2002年起，在本科班中嘗試應(yīng)用有限元強(qiáng)度分析作為畢業(yè)論文題目。同時，由于我們所用的有限元分析軟件在Linux平臺上運(yùn)行，所以學(xué)生必須掌握Linux操作系統(tǒng)，使學(xué)生在計算機(jī)方面也有了全方面的提高。

三、創(chuàng)新實踐

近幾年，我們在學(xué)生當(dāng)中廣泛進(jìn)行了課外學(xué)術(shù)活動和機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計實踐，并把這些內(nèi)容與學(xué)生的畢業(yè)設(shè)計相結(jié)合，獲得了可喜的成績。依布拉音、西克熱木等學(xué)生完成的“油罐車注油自動控制系統(tǒng)”項目在西北地區(qū)比賽中獲得一等獎，全國大賽中獲得三等獎。努爾比亞等學(xué)生完成的“上下樓梯搬運(yùn)機(jī)器人”項目在西北地區(qū)比賽中獲得一等獎，全國大賽中獲得三等獎。通過這些設(shè)計大賽及幾年的教學(xué)改革實踐，學(xué)生不僅從設(shè)計中得到了鍛煉，學(xué)到了設(shè)計技能，而且在做設(shè)計時的動手機(jī)會多了，培養(yǎng)了他們科學(xué)的思維方法與創(chuàng)新能力，加深了學(xué)生對機(jī)械制造專業(yè)的認(rèn)識，促進(jìn)了課程設(shè)計、畢業(yè)設(shè)計質(zhì)量的提高。要實現(xiàn)教育改革和建設(shè)的目標(biāo)，關(guān)鍵是教師，教師不但要有高度的敬業(yè)精神和教學(xué)責(zé)任心，還要有較高的教學(xué)業(yè)務(wù)素質(zhì)。為使青年教師提高工程素質(zhì)，增加實踐經(jīng)驗，鼓勵青年教師積極參與實際科研工作和實驗室建設(shè)，并對青年教師制定了嚴(yán)格的培養(yǎng)計劃。教師梯隊建設(shè)及青年教師培養(yǎng)有了明確的規(guī)劃，結(jié)合課程建設(shè)，個人業(yè)務(wù)素質(zhì)提高較快。

四、結(jié)論

第8篇：機(jī)械優(yōu)化設(shè)計論文范文

關(guān)鍵詞：人工智能;電氣;自動化

人工智能是研究、開發(fā)用于模擬、延伸和擴(kuò)展人的智能的理論、方法 技術(shù)及應(yīng)用系統(tǒng)的一門新的技術(shù)科學(xué)。人工智能是計算機(jī)科學(xué)的一個分支 它企圖了解智能的實質(zhì)，并生產(chǎn)出一種新的能以人類智能相似的方式作出反應(yīng)的智能機(jī)器．該領(lǐng)域的研究包括機(jī)器人．語言識別、圖像識別 自然語言處理和專家系統(tǒng)等。電氣自動化是研究與電氣工程有關(guān)的系統(tǒng)運(yùn)行、自動控制，電力電子技術(shù)、信息處理、試驗分析 研制開發(fā)以及電子與計算機(jī)應(yīng)用等領(lǐng)域的一門學(xué)科。實現(xiàn)機(jī)械的自動化，讓機(jī)械部份脫離人類的直接控制和操作自動實現(xiàn)某些過程是電氣自動化和人工智能研究的交匯點。積極運(yùn)用人工智能的新成果無疑有利于電氣自動化學(xué)科特別是自動控制領(lǐng)域的發(fā)展．也有利于提高電氣設(shè)各運(yùn)行的智能化水平．對改造電氣設(shè)備系統(tǒng)，增強(qiáng)控制系統(tǒng)穩(wěn)定性．加快生產(chǎn)效率都有重大意義。

1、人工智能應(yīng)用理論分析

人工智能(Artificial Intelligence)，英文縮寫為AI。它是研究、開發(fā)用于模擬，延伸和擴(kuò)展人的智能的理論、方法、技術(shù)及應(yīng)用系統(tǒng)的一門新的技術(shù)科學(xué)。人工智能是計算機(jī)科學(xué)的一個分支，它企圖了解智能的實質(zhì)．并生產(chǎn)出一種新的能以人類智能相似的方式作出反應(yīng)的智能機(jī)器 該領(lǐng)域的研究包括機(jī)器人、語言識別、圖像識別 自然語言處理和專家系統(tǒng)等。自從1956年“人工智能 一詞在Dartmouth學(xué)會上提出以后，人工智能研究飛速發(fā)展，成為以計算機(jī)為主．涉及信息論．控制論， 自動化、仿生學(xué)、生物學(xué)、心理學(xué)、數(shù)理邏輯、語言學(xué)、醫(yī)學(xué)和哲學(xué)的一門學(xué)科。人工智能研究的一個主要目標(biāo)是使機(jī)器能夠勝任一些通常需要人類智能才能完成的復(fù)雜的工作。

當(dāng)今社會，計算機(jī)技術(shù)已經(jīng)滲透到生產(chǎn)生活的方方面面．計算機(jī)編程技術(shù)的日新月異催生自動化生產(chǎn)，運(yùn)輸 傳播的快速發(fā)展。人腦是最精密的機(jī)器，編程也不過是簡單的模仿人腦的收集、分析、交換、處理、回饋．所以模仿模擬人腦的機(jī)能將是實現(xiàn)自動化的主要途徑。電氣自動化控制是增強(qiáng)生產(chǎn)．流通、交換、分配等關(guān)鍵一環(huán)．實現(xiàn)自動化，就等于減少了人力資本投入，并提高了運(yùn)作的效率。

2、人工智能控制器的優(yōu)勢

不同的人工智能控制通常用完全不同的方法去討論。但Al控制器例如：神經(jīng)、模糊、模糊神經(jīng)以及遺傳算法都可看成一類非線性函數(shù)近似器。這樣的分類就能得到較好的總體理解．也有利于控制策略的統(tǒng)一開發(fā)。這些Al函數(shù)近似器比常規(guī)的函數(shù)估計器具有更多的優(yōu)勢．這些優(yōu)勢如下：

(1)它們的設(shè)計不需要控制對象的模型(在許多場合，很難得到實際控制對象的精確動態(tài)方程，實際控制對象的模型在控制器設(shè)計時往往有很多不確實性因素，例如：參數(shù)變化，非線性時，往往不知道)。

(2)通過適當(dāng)調(diào)整(根據(jù)響應(yīng)時間 下降時間、魯棒性能等)它們能提高性能。例如模糊邏輯控制器的上升時間比最優(yōu)PID控制器快1.5倍 ，下降時間快3.5倍， 過沖更小。

(3)它們比古典控制器的調(diào)節(jié)容易。

(4)在沒有必須專家知識時．通過響應(yīng)數(shù)據(jù)也能設(shè)計它們。

(5)運(yùn)用語言和響應(yīng)信息可能設(shè)計它們。

總而言之，當(dāng)采用自適應(yīng)模糊神經(jīng)控制器、規(guī)則庫和隸屬函數(shù)在模糊化和反模糊化過程中能夠自動地實時確定。有很多方法來實現(xiàn)這個過程，但主要的目標(biāo)是使用系統(tǒng)技術(shù)實現(xiàn)穩(wěn)定的解，并且找到最簡單的拓樸結(jié)構(gòu)配置．自學(xué)習(xí)迅速，收斂快速。

3、人工智能的應(yīng)用現(xiàn)狀

隨著人工智能技術(shù)的發(fā)展，許多高等院校及科研機(jī)構(gòu)就人工智能在電氣設(shè)備的應(yīng)用方面展開了研究工作，如將人工智能用于電氣產(chǎn)品優(yōu)化設(shè)計，故障預(yù)測及診斷、控制與保護(hù)等領(lǐng)域。

3.1 優(yōu)化設(shè)計

電氣設(shè)備的設(shè)計是一項復(fù)雜的工作 它不僅要應(yīng)用電路、電磁場、電機(jī)電器等學(xué)科的知識，還要大量運(yùn)用設(shè)計中的經(jīng)驗性知識。傳統(tǒng)的產(chǎn)品設(shè)計是采用簡單的實驗手段和根據(jù)經(jīng)驗用手工的方式進(jìn)行的．因此很難獲得最優(yōu)方案。隨著計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，電氣產(chǎn)品的設(shè)計從手工逐漸轉(zhuǎn)向計算機(jī)輔助設(shè)計(CAD)，大大縮短了產(chǎn)品開發(fā)周期。人工智能的引進(jìn)．使傳統(tǒng)的CAD技術(shù)如虎添翼．產(chǎn)品設(shè)計的效率及質(zhì)量得到全面提高。用于優(yōu)化設(shè)計的人工智能技術(shù)主要有遺傳算法和專家系統(tǒng)。遺傳算法是一種比較先進(jìn)的優(yōu)化算法，非常適合于產(chǎn)品優(yōu)化設(shè)計。因此電氣產(chǎn)品人工智能優(yōu)化設(shè)計大部分采用此種方法或其改進(jìn)方法。

3.2 故障診斷

電氣設(shè)備的故障與其征兆之間的關(guān)系錯綜復(fù)雜，具有不確定性及非線性．用人工智能方法恰好能發(fā)揮其優(yōu)勢。已用于電氣設(shè)備故障診斷的人工智能技術(shù)有：模糊邏輯、專家系統(tǒng)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。

變壓器由于在電力系統(tǒng)中的特殊地位而備受關(guān)注，有關(guān)方面的研究論文較多。目前對變壓器進(jìn)行故障診斷最常用的方法是對變壓器油中分解的氣體進(jìn)行分析．從而判斷變壓器的故障程度。人工智能故障診斷技術(shù)在發(fā)電機(jī)及電動機(jī)方面的研究工作也較為活躍。

3.3 智能控制

人工智能控制技術(shù)在自動控制領(lǐng)域的研究與應(yīng)用已廣泛展開．但在電氣設(shè)備控制領(lǐng)域所見報道不多?？捎糜诳刂频娜斯ぶ悄芊椒ㄖ饕?種：模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、專家系統(tǒng)控制。由于模糊控制是其中最為簡單、最具實際意義的方法．因而它的應(yīng)用實例最多。

第9篇：機(jī)械優(yōu)化設(shè)計論文范文

論文關(guān)鍵詞：擋泥板，模態(tài)分析，拓?fù)鋬?yōu)化，HyperWorks

 

0 引言

汽車覆蓋件在拉延成型時，由于其塑性變形的不均勻性，往往會使某些部位剛性較差。剛性差的覆蓋件受振動后會產(chǎn)生空洞聲，用這樣零件裝車，汽車在高速行駛時就會發(fā)生振動，造成覆蓋件早期破壞，因此覆蓋件的剛性要求不可忽視。如圖1所示，為某國產(chǎn)轎車的擋泥板模型。擋泥板作為汽車覆蓋件的一種，在實際應(yīng)用過程中發(fā)現(xiàn)其剛度不夠而導(dǎo)致故障，必須予以提高。鑒于此，在Solidworks中建立實體模型，在HyperWorks環(huán)境中對該擋泥板進(jìn)行了有限元建模和模態(tài)分析，得到此覆蓋件的固有頻率以及相應(yīng)振型，并運(yùn)用HyperWorks的結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化技術(shù)對該發(fā)動機(jī)罩進(jìn)行了拓?fù)鋬?yōu)化分析，得到最優(yōu)的加強(qiáng)筋布局，并重新建模，然后對新模型進(jìn)行模態(tài)分析機(jī)械論文，發(fā)現(xiàn)優(yōu)化之后的結(jié)果提高了該覆蓋件的低階固有頻率。

圖1 擋泥板的三維實體模型

1 擋泥板模態(tài)分析

1.1 模態(tài)分析基本理論

模態(tài)分析是動力學(xué)分析的基礎(chǔ)，模態(tài)分析的最終目的是確定描述結(jié)構(gòu)動態(tài)特性的固有頻率、阻尼比以及振型等參數(shù)，為結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的振動特性分析、振動故障診斷和預(yù)報以及結(jié)構(gòu)動力特性的優(yōu)化設(shè)計提供依據(jù)。

N自由度無阻尼系統(tǒng)的自由振動可表示為：

（1）

由于彈性體的自由振動可以分解為一系列簡諧振動的疊加，因此可設(shè)式(1)的解為:

（2）

式中,實數(shù),為簡諧運(yùn)動的頻率;任意常數(shù)。

將式（2）代入式（1）得：

（3）

將它展開可得到關(guān)于的n 次代數(shù)式:

（4）

頻率方程的n個根均為正實根,它們對應(yīng)于系統(tǒng)的n個自然頻率,假定各根互不相等,即沒有重根,由小到大按次序排列為

（5）

將求得(r=1,2，n)分別代入方程(3)求得相應(yīng)的，這就是系統(tǒng)的模態(tài)向量或振型向量。

1.2 擋泥板有限元模型模態(tài)分析結(jié)果

圖2 擋泥板有限元模型

在Hypermesh中對結(jié)構(gòu)件中進(jìn)行有限元網(wǎng)格劃分，根據(jù)擋泥板為板殼結(jié)構(gòu)的特點，采用了高精度的四邊形單元和三角單元進(jìn)行網(wǎng)格劃分，得到的單元總數(shù)為1258個，剛性體單元2個，節(jié)點數(shù)為1976個，其中四邊形單元1200個，三角形單元58個論文開題報告。擋泥板有限元總成模型，如圖2所示。

對結(jié)構(gòu)件單獨進(jìn)行動力學(xué)模態(tài)計算時，結(jié)構(gòu)件的彈性模量為2.06GPa ,泊松比為0.3,材料密度為7900kg/m3，擋泥板的厚度為0.3mm，在結(jié)構(gòu)件的兩個螺孔處通過剛性單元建立約束條件，約束其6個自由度,然后在OptiStruct 中進(jìn)行動力學(xué)振動模態(tài)的計算, 提取前6階模態(tài)頻率。同時在HyperView中瀏覽相應(yīng)的模態(tài)振型,得到前6階模態(tài)頻率,其模態(tài)振型依次如圖3所示。

圖3 擋泥板初始模型的前六階模態(tài)振型

由模態(tài)分析結(jié)果可知，第1階頻率（整體彎曲）為43.61Hz。而實際工作環(huán)境中要求該擋泥板的第一階固有頻率不得低于50Hz，因此不符合條件，這是導(dǎo)致故障的直接原因。提高擋泥板的剛度，可考慮在發(fā)動機(jī)罩上設(shè)置加強(qiáng)筋，提高低階模態(tài)頻率，增加擋泥板的剛度。因此，在設(shè)計方案的優(yōu)化過程中，根據(jù)實際制造工藝以及成本控制的要求，通過優(yōu)化擋泥板加強(qiáng)筋位置，提高低階固有頻率，增加擋泥板的剛度。

表1 擋泥板前6階固有頻率

階次

固有頻率(Hz)

1

43.6

2

68.7

3

98.27

4

110.9

5

154.7