目前,由于链棒式磁过滤器磁系结构不合理、磁选效率低等问题导致环境污染及资源消耗严重,因此通过优化工艺参数提升其性能并降低能耗具有重要意义。为了提升磁选效率,首先根据磁过滤器的结构探讨其磁场特性及评价指标,其次基于响应曲面法通过4因素3水平响应曲面实验得出磁链磁感应强度的多元二次回归方程,并由方差分析验证了其有效性。最后,选择影响磁选效率的因素作为自变量,由响应曲面分析获取交互影响因素以及符合工业一次性分选的最佳工艺组合并由实验分析得到磁极间隙、磁极直径、磁棒水平速度影响显著,磁棒长度影响不显著的结论。

熔融沉积成型(FDM)用于成型制造设备零部件已成为一种趋势,为了研究熔融沉积成型制造过程高效低碳优化问题,通过对FDM的碳排放进行量化分析,以打印速度和分层厚度为优化变量,建立以最短打印总时间效率(高效)和最低总碳排放(低碳)的多目标优化模型。并结合打印设备性能和打印质量等约束条件,采用改进的非支配排序遗传算法NSGA-Ⅱ对模型优化求解最佳工艺参数组合,最后通过设计交叉实验并借助Design Expert中响应曲面法分析验数据,得出了面向最高能效和最高打印效率的优化工艺参数组合。验证了模型的有效性。

微细电火花铣削是实现金属微结构加工最具潜力的加工方法之一,而电极形状损耗一直制约着该技术的工程化应用,找出电极形状变化规律,实现电极形状损耗的控制是解决该问题的根本途径。在现有的研究成果基础上,针对微细电极凹底损耗现象进行深入研究设计正交实验提炼凹底损耗的主要影响因素;在正交实验的基础上,运用响应曲面设计建立凹底损耗的响应模型,估计凹底损耗出现的临界范围;根据相关理论,分析凹底损耗的形成机理。研究结果表明峰值电流与脉冲宽度是影响凹底损耗的主要因素;凹底损耗现象出现在二者形成的一个近似线性的范围内;趋肤效应对其形成的影响较大。研究成果为实现微细电极的形状控制提供一定的实验及理论依据,对高效微细电火花铣削加工提供技术支撑。

悬臂支架是露天试车台的重要组成部分,在发动机推力、自身重力、测量台架和发动机重力的作用下,为了保证发动机试验过程中参数测量的准确性,需对悬臂支架的变形量进行控制,消除悬臂支架变形量对参数测量的影响。在悬臂支架的方案设计中,利用仿真计算,结合实验设计方法对影响悬臂支架变形量的影响因子进行统计分析,确定悬臂支架的优化设计方案及悬臂支架变形量的传递函数,并对优化方案进行设计验证,保证方案设计的可靠性和合理性。

为采用较小的铣削加工用量,探究对45钢的铣削力的影响规律,采用基于曲面响应曲面法设计试验,建立了45钢铣削力预测模型,运用方差分析法检验模型,并研究了交互作用对铣削力的影响。试验结果表明每齿进给量f和轴向切深ap、每齿进给量f和径向切深ae的交互作用对铣削力Fx的影响较显著,建立的铣削力预测模型精确度较高,为实际的精细加工生产提供参考。

针对现有密封方式难以解决离心压缩机旋转主轴线速度高所引发的密封困难问题,设计一种带有降温和降压功能的新型磁流体密封装置,基于磁流体运动方程建立考虑离心力影响的磁流体旋转动密封耐压计算公式,利用有限元数值分析方法研究该密封装置密封间隙内磁感应强度分布规律,分析各结构参数对密封性能的影响,运用正交试验和响应曲面优化方法对关键结构参数进行优化设计。结果表明:当转轴线速度较高时,离心力对密封性能有显著影响;密封压力值随着永磁铁厚度和永磁铁宽度的增加,先增加后趋于平稳,随着密封间隙的增加而降低,随着齿宽、齿高和槽宽增加,先增加后减小,各参数对密封性能的影响程度由大到小依次为密封间隙、齿宽、槽宽、永磁铁宽度、齿高、永磁铁厚度;优化后磁流体密封的结构参数为密封间隙0.1 mm、极齿宽度1.274 mm、齿高1.8...

针对传统密封方式应用于往复密封存在磨损和泄漏的问题,以立式柱塞泵为研究对象,设计一种带有斯特密封的新型磁流体密封装置。利用有限元数值分析软件获得磁流体密封件间隙内磁感应强度分布,计算其理论耐压值,分析密封间隙、齿宽、齿高、槽宽等关键参数对密封压力值的影响,并运用响应曲面优化方法对其进行优化设计。结果表明:初设密封装置理论耐压值为0.483 MPa;密封压力值与密封间隙成反比,密封压力值随着齿宽、齿高、槽宽的增大先增大后减小。优化后各结构参数分别为密封间隙0.2 mm,齿宽0.627 mm,齿高1.01 mm,槽宽1.84 mm时,理论密封压力值为0.529 MPa,相比优化前提升了9.5%,且远高于实际应用密封压力值。

熔融沉积技术(Fused Deposition Molding,FDM)在3D打印领域应用广泛,其能耗特性尚不明确,因此进行了FDM3D打印机工艺参数对能耗的影响研究。通过设计响应曲面实验,采集了FDM3D打印机加工过程的能耗数据。利用实验数据生成响应曲面并作降维处理,分析各个工艺参数对能耗的变化趋势的影响,即随着热床温度的升高则能耗上升,随着打印速度、分层厚度的增大则能耗降低。获取较低的能耗需要尽可能地减少待机和加工时间,一方面要选择合适的热床温度和喷头温度,另一方面选择较大的打印速度和分层厚度。

根据某公司对缸体轻量化和小型化的需求，以BY004—1型柱塞泵缸体为研究对象，应用ANSYS-Workbench软件对其进行了数值仿真，并利用软件的优化模块Design Explorer对缸体的体积进行优化，得到结构参数对优化结果影响的一些规律。优化后的缸体体积减小了16．16％，且满足原工况要求，有效地优化了缸体结构，节约了成本。

提出一种液力变矩器叶栅系统的优化设计方法，通过含有参数化设计与流场数值模拟环节的正交试验设计样本构建目标的响应曲面（RSM）近似模型，再由序列二次规划法（SQP）反复迭代并更新模型逼近最优解。结果表明该方法在工程设计上是有效的，并且证实了加大泵轮叶片内环出口角的扭曲角度可以有效地提高变矩器的变矩性能，但起动变矩比增大的同时最高传动效率会有所下降。