4PRR P混联加工机构运动学研究

由于平面并联机构存在着动平台灵活度低，容易产生机构奇异，工作空间小等缺点，课题组提出了一种新型4PRR P混联 加工机构。基于螺旋理论验证了机构的自由度特征，建立了机构位置逆解数学模型，确定了机构的奇异位形。采用数值搜索法求解了机构的工作空间，通过考察 各尺度参数对工作空间的影响，优选得到了机构的关键尺度参数。相关数值计算及运动仿真结果表明该机构可以解决平面并联机构存在的灵活度低、容易产生机 构奇异、工作空间小等问题。文中运动学模型及性能分析结论合理正确，相关成果可为机构动力学分析、结构设计提供参考。     

并联式太阳跟踪机构设计与尺寸优化

为实现聚光光伏系统的高效跟踪作业，课题组提出了一种可用于太阳跟踪，且具有刚度高、解耦性好及结构简单特点的2 DOF U RRU RUS并联机构。首先，运用螺旋理论对并联机构的自由度进行了验证；其次，根据并联机构的几何约束条件构建了运动学逆解模型，并通过对速度雅克比矩阵进行分析可知该机构为解耦机构；然后，基于太阳方向角与机构欧拉角的映射关系，采用数值离散搜索法得到了并联机构的工作空间，并提出了一种工作空间评价指标；最后，基于聚光光伏系统对并联跟踪机构的性能要求，以机构的灵巧度和工作空间指标为尺寸优化的目标，采用遗传算法对主动杆、从动杆和动平台的尺寸进行多目标优化。结果表明优化后并联机构的灵巧度和工作空间都有所提升。虽然优化后并联机构的工作空间在高度角为0°~30°的区域并未完全覆盖太阳轨迹区域，但未覆盖的面积集中在一天中辐照度较低的区域。     

一种新型并联机床的奇异位形解析

提出了一种以空间三自由度并联机构作为主进给机构的并联机床新结构。建立了并联机床主进给机构位置分析的输入输出方程,推导了奇异位形判别的解析表达式。该判别式在形式上为多项式代数方程,在推导过程中引入数值-符号处理技术,得到了多项式代数方程中每一系数元素的数值-符号形式的解析表达式。主进给机构的奇异位形的集合为参数空间的曲面片,得到了奇异曲面方程及奇异曲面的截面曲线图,给出了奇异位形分析计算的数值实例     

压铸机合模机构的优化设计

在对压铸机合模铁三维有限元分析的基础上,提出了以球墨铸铁来代替铸钢制造合模机构的动模板,剖析了动板外形几何尺寸,板厚参数、肋板位置等设计参数对其结构强度的影响动模板的优化设计为压铸机合模机构的改进提供了重要的理论依据。     

新型二自由度并联机构运动学标定方法

精度不足制约着并联机构的发展,传统的并联机构运动学标定方法可以在一定程度上提高并联机构的精度,但 其缺点在于对测量仪器的要求较高,计算量较大。针对一种新型二自由度并联机构,运用无参数化标定的方法对机构进 行运动学标定。该方法不需要进行参数辨识,只需要通过外部测量设备测出机械手末端执行器的位姿,利用运动学正反 解解出实际位姿与期望位姿之间驱动输入的差值,补偿到理论的输入中,即可得到补偿后的动平台位姿。计算机仿真结 果表明,这种方法可以有效地提高动平台定位精度,证明了无参数化标定方法的有效性和可靠性。     

机器马行走机构优化设计

本文应用机构优化设计方法，对再现给定机器马行走机构脚轨迹的平面八杆机构进行了尺度综合．文中根据原始设计存在的问题，提出以最佳压力角为追求目标，以满足机构输出为主要约束的数学模型，并求得了机构杆件的最优参数。     

新型六自由度铆孔机器人刚度特性研究

针对高端制造业对大型、薄壁及复杂曲面工件的精密、高效和柔性加工的需求，课题组设计了一种基于6 SPU并联机构的 新型步行式铆孔机器人。首先，建立了机构的位置逆解的数学模型；然后，通过螺旋理论推导出机构的雅可比矩阵，同时考虑支链的刚度系数，建立了机构的全 刚度矩阵及刚度模型；最后，对机构在静载荷作用下动平台变形进行了分析，同时分析了机构的刚度特性分布及相关参数对其的影响，并和有限元仿真结果进行 对比，验证了刚度模型的合理性。该研究为自动铆接机器人的结构优化及性能分析提供了参考依据。     

小剂量灌装机理瓶机构优化设计

针对目前小剂量灌装机的人工上料存在效率低下、安全卫生不达标等问题，课题组提出一种基于四杆机构的理瓶机构方案。运用解析法对理料机构进行了结构分析，针对四杆机构特性创建平面简图，采用解析法针对其运行过程中的运动学理论进行分析计算；采用ADAMS软件对目标机构进行建模与仿真分析，并以四杆机构曲柄、连杆、摇杆长度为设计变量，以压力角最小为目标，各杆件之间相互关系为约束条件，进行优化设计得到最优解，使压力角减少了19.6%。优化设计有效解决了原灌装机全自动理料效率低的问题，并通过ADAMS软件对目标机构的优化设计进一步提升了传动效率。     

六自由度并联机构的误差分布研究

针对制造和安装误差对并联机构末端位姿精度的影响问题,以六自由度Stewart并联机构为研究对象,在建立运动学正解一阶误差模型的基础上,结合泰勒展开式推导出Stewart并联机构末端的位置和方向误差与驱动器不同长度变化之间非线性关系式;并用MATLAB软件仿真分析结构参数误差存在的条件下,工作空间中六自由度Stewart并联机构末端位姿误差的分布情况。分析结果表明：不同位姿下,位姿误差存在差异;在x轴正方向上,位姿体积误差的变化规律具有一致性,均随x轴正方向的移动而逐渐增大;[JP2]同时位置体积误差的变化幅值远大于姿态体积误差的变化幅值,并且最大位姿误差出现在可达工作空间边缘的顶部位置。研究结果为该并联机构后续进行精度综合及误差补偿提供参考依据。     

基于一种半开式滑槽球副的3-PSP并联平台设计

提出在并联机构中应用一种1移动3转动半开式滑槽球副结构,该运动副将1个移动副和1个球副集成为一个复合的运动副,可以缩短并联机构中支链的尺寸链,有助于提高并联机构精度。基于半开式滑槽球副设计了一种3自由度(3-DOF)PSP三轴并联平台,通过对此机构进行的运动分析和支链的精度分析,导出各个支链的逆解方程,同时根据影响支链运动精度的各个因素给出支链系统误差的线性补偿方程,证明此并联机构具有易于控制、运动精度高的优势。     

基于遗传算法与动态规划法的工艺过程优化

针对制造系统中的工艺过程优化问题,提出一种基于遗传算法和动态规划法的综合优化模型。该模型将工艺过程的优化分解为两个并行层次-工序层和工艺路线层。用改进的遗传算法求解工序层中的工艺参数优化问题,同时利用动态规划法实现工艺路线层次的优化。将两个层次优化方法有机结合,在局部优化的基础上进行整体优化,从而实现整个工艺过程的优化。通过实例证明了该优化模型求解的可行性和有效性。     

基于禁忌搜索的启发式求解背包问题算法

设计了一种基于禁忌搜索的遗传算法,利用遗传算法提供的并行搜索主框架,结合禁忌算法的个体串行搜索方式,能扩大搜索空间,快速实现全局优化。把基于禁忌搜索的遗传算法与启发式方法相结合用来求解背包问题,经过计算机仿真,其优化性能指标及搜索效率均有大幅度的提高。     

模具钢干铣削试验及参数优化研究

为了对铣削力做进一步的研究,以及预测铣削参数的改变对铣削力变化的影响,文章建立了铣削力预测模型,引 入了PSO优化算法。试验采用正交设计方法,干式铣削SKD61模具钢;KISTLER测力仪测量铣削力;HRsoft_DW数采软 件采集试验数据,并对数据进行极差分析。研究结果表明每齿进给量是铣削参数中影响铣削力最为主要的因素。研究 验证了PSO算法对铣削参数优化问题具有有效性。     

支持向量机替代模型的遗传优化设计

针对实际工程中常见的性能函数不能显式表示的优化问题,提出一种基于支持向量机替代模型的遗传优化设计方法。利用试验设计选取合适的设计参数样本点,通过实验或数值仿真获得响应输出,结合遗传算法构建具有参数优化功能的支持向量机替代模型;将支持向量机模型作为目标性能函数,结合其他约束条件完成优化模型的建立,并应用遗传算法进行优化,形成一套准确、高效、适应性强的优化方法。以典型电子装备功分器的结构尺寸优化为例,采用均匀试验设计和高频电磁场仿真软件HFSS获取替代模型训练的学习样本,建立功分器模型的幅度比、相位差和驻波3个响应面目标函数,并对该多目标优化问题进行遗传寻优。     

一种优化电路设计的新算法

提出了一种不仅能优化电路元件参数,还能优化电路结构的优化电路设计的新算法。在被优化的电路元件参数发散时,本算法能自动地修改电路结构,使优化过程能继续进行;当参数优化收敛,但目标函数仍不满足预定要求时,可以自动地增加一些元件,从而改进目标函数值。根据这一算法用FORTRAN语言编制的优化程序,在Dual-68000微机上对晶体管的等效电路进行了优化处理,得到了更为接近实测特性的等效电路,从而证明了本算法的有效性。     

基于ANSYS二次开发的圆柱壳双开孔接管应力分析

针对过程装备中经常遇到的圆柱壳双开孔接管结构模型,以ANSYS10.0为平台,Visual Basic6.0和APDL语言为开发工具,进行了参数化有限元平台设计,有效地提高了设计效率。并进一步利用此平台进行分析计算,得到了在不同载荷工况、不同接管间距下,相邻两接管间经向筒壁的薄膜应力强度分布规律,为此类结构安全评定及优化设计提供有效手段。     

钢制扬克平盖烘缸的结构优化

为了实现扬克烘缸的轻量化设计,针对规格为φ3 680 mm x3 120 mm的钢制扬克平盖烘缸进行有限元应力分 析,得出对烘缸应力强度产生显著影响的结构参数,在此基础上,分别用零阶和一阶2种优化方法对烘缸结构进行优化 设计,优化结果表明优化效果明显,达到了减轻质量、节约成本的目的。同时为钢制平盖烘缸结构优化设计提供参考。     

基于CFD的离心泵结构参数优化

为获得离心泵的最佳结构参数，根据给定的离心泵设计参数确定离心泵的结构形式和性能评价指标，计算离心泵各结构参数，利用CFD对离心泵进行流场数值模拟分析，设计了叶轮结构L16（45）正交实验表，选择叶轮进口安装角βb1、出口安装角βb2、包角φ、进口直径D1、出口直径D2为正交实验的5个因素，完成了正交实验并对实验结果进行极差分析，得到各结构参数对各优化方向评价指标影响排序及其影响情况，构造出效率最大、汽蚀余量最小条件下的目标函数及统一目标函数，并运用遗传算法对离心泵效率和汽蚀进行多目标优化，得到离心泵的最佳结构组合参数.     

基于ABAQUS及modeFrontier的多目标优化方法

在涉及有限元分析的多目标优化设计中,为满足多目标优化算法的数据需求,需要反复进行有限元分析计算,存 在设计工作繁琐,效率低的问题,为解决这一问题,提出了一种将有限元分析方法和多目标优化方法进行集成的设计方 法。该方法基于ABAQUS软件二次开发实现有限元分析,基于modeFRONTIER软件实现多目标优化和优化数据的后处 理工作,将两者集成在同一个优化工作流中来完成多目标优化设计。采用该方法对支架结构进行多目标优化设计,结果 表明该方法不但可行,而且可以大大简化优化设计工作步骤,实现了优化设计的自动化,提高了优化设计工作效率。该 方法可实现涉及有限元分析的多目标优化设计的自动化,为从事多目标优化设计工作者提供极大便利。     

光学优化设计中的定域法研究

介绍了一种定域型优化设计算法──不等式法,借助于Ｃ＋＋开发程序将该方法运用于光学优化设计中,设计了几种典型的光学系统。设计过程和设计结果表现出了这种算法的快速、稳定收敛性,且符合传统的设计思想。