提出一种采用菱形连杆负刚度机构的高静刚度、低动刚度隔振器(后简称菱形HSLDS隔振器)具体实现形式,针对菱形HSLDS隔振器优化设计需求,以隔振器在平衡位置处的无量纲刚度(称为零位刚度)、刚度曲线曲率(称为零位曲率)以及负刚度机构质量作为优化目标函数,结合拉簧国标参数系列与几何约束条件构建优化数学模型;采用分区搜索的NSGA-Ⅱ改进算法解决目标空间区域搜索效率不均导致的最优解分布问题;利用MSC.ADAMS软件对Pareto最优解选择方法进行仿真分析,并通过实物样机进行验证,结果表明Pareto最优解中选择零位刚度较小的参数组,可以获得较好的低频隔振性能,并降低负刚度机构质量;零位刚度一致时选择零位曲率较小的参数组,也可获得较好的低频隔振性能,但会增加负刚度机构质量。

配流盘的阻尼槽结构,对于柱塞泵脉动抑制与减振降噪优化起着至关重要的作用。提出了基于快速非支配排序遗传算法(Non-dominated Sorting Genetic AlgorithmⅡ,NSGA-Ⅱ)的阻尼槽多目标参数优化方法,对柱塞泵的阻尼槽参数进行优化计算。首先,通过搭建柱塞泵联合仿真模型,求解得到不同阻尼槽结构下的流量特性与变化规律;然后,构建了基于NSGA-Ⅱ的多目标参数优化模型,以柱塞泵的输出流量脉动与斜盘受力冲击均取最小值作为优化目标,进行阻尼槽关键参数寻优。最后,得出优化后柱塞泵的出口流量脉动率相比优化前可降低约35.78%,斜盘合力脉动率降低约9.85%,优化效果较好。通过对仿真结果分析,确定阻尼槽的结构参数对柱塞泵脉动冲击特性影响显著,采用NSGA-Ⅱ算法的多目标参数优化方法,能够有效的求解最优阻尼槽参数,极大提升了阻尼槽结构优化效率。

气动布局的多目标优化是飞行器设计中的关键技术。以一种双后掠形状的乘波外形为基本构型,对外形参数进行了总体优化设计。采用NSGA-Ⅱ多目标遗传算法,以飞行器双后掠角参数作为设计变量,考虑了最大起飞重量、航程、容积率等性能指标,利用Elman神经网络函数建立外形参数与性能参数的相互关系,基于任务规划需求建立了约束条件。优化设计得到Pareto最优解集,并筛选出总体性能较优的个体。对总体性能较优的个体进行数据拟合,得到内后掠角Λ1=[60°,63°],外后掠角Λ2=[43°,44°]的设计能在全局范围取得较优解。

冰箱风机气动噪声一直是影响冰箱声功率级标称值的重要因素,为了保证制和循环效率,通常需要维持较高转速获得理想风量,导致风机噪声提高,传统降噪方式是采用降低转速或重新开模修改叶片气动效应,如何保证风量的前提下进行风机叶片降噪设计是关键。针对此问题,提出了一种基于NSGA-Ⅱ遗传算法的风机叶片降噪方法,对风量进行约束,通过调整叶片安装角、弦长沿径向分布曲线,对某型号冰箱冷藏轴流风机叶片进行了重新设计。结果表明新风机风量较原风机保持一致,在0~2000 Hz范围内实现气动噪声宽频降噪,且1050 Hz~1200 Hz降幅最大。这为冰箱风机超静音设计提供了一种解决方案。

由于精度高、有效载荷大和具有高速运动能力,Gough-Stewart平台被广泛用于运动模拟器。当负载很重时,液压缸的驱动力会很大。为了减小液压缸的驱动力,文中采用6+3型液压冗余驱动六自由度运动模拟平台。首先利用凯恩方法建立了动力学模型,然后提出了一种利用多目标进化算法NSGA-Ⅱ对6+3型液压冗余驱动六自由度运动模拟平台进行优化的设计方法。通过应用所提出的优化设计方法,能够得到多组最优参数。最后通过一个工程设计案例,对非冗余驱动和冗余驱动六自由度运动模拟平台的驱动力进行了比较。

针对子午线轮胎模具侧板加工过程中存在加工能耗高、表面质量差的问题,以45号钢子午线轮胎模具侧板为研究对象进行微铣削试验,着重研究主轴转速、每齿进给量、切削深度3个切削参数对切削比能和表面粗糙度的影响。通过试验数据样本训练和检测基于遗传算法改进的多目标BP神经网络,实现不同切削参数组合下切削比能和表面粗糙度的多目标预测;利用NSGA-Ⅱ对切削参数进行多目标优化,获得了20组Pateto解。预测和优化结果表明:提高主轴转速既有利于降低切削比能又有利于改善表面粗糙度,而增大每齿进给量和切削深度会降低切削比能但会增大表面粗糙度;切削比能和表面粗糙度相互抑制,不能同时改善。在兼顾切削比能和表面粗糙度的情况下,较优参数为主轴转速19370~20000 r/min、每齿进给量0.055~0.06 mm/齿、切削深度0.4~0.456 mm。

为提高发动机活塞机构的运动性能,提出了以最小跟踪误差和传动角与直角的偏差最小为优化目标,建立发动机活塞机构多目标优化模型,引入NSGA-Ⅱ算法对活塞机构进行多目标优化。为提高NSGA-Ⅱ算法的种群的多样性和搜索能力,对交叉算子和变异算子进行改进,应用NSGA-Ⅱ算法与改进算法对发动机活塞机构优化问题进行求解,分别得到各自的Pareto解集,并通过逼近理想解排序法选出最优解进行对比。通过实验对比表明,改进算法的Pareto解集分别更均匀、收敛速度快、跟踪误差更小,能为发动机活塞机构的优化设计提供参考依据。

为获得综合性能最优的摆线轮齿廓,提出了一种摆线轮齿廓修形多目标优化设计方法。介绍了摆线轮的齿廓方程和修形理论,进行了摆线轮齿面接触力理论计算,建立了综合考虑摆线轮啮合特性和齿面接触力的双目标优化模型,采用NSGA-Ⅱ算法进行多目标优化求解,并与单目标修形方法进行对比。研究结果表明,相比于摆线轮齿面接触力最小的优化方法,该方法与转角修形齿廓的拟合度提高了3.99倍;相对于与转角修形齿廓拟合度最高的优化方法,该方法的齿面接触力减少了4.98%,实现了摆线轮多目标综合最优,证明了该方法的可行性和优越性。

以液压混合动力矿用卡车为研究对象，综合考虑能量管理控制参数与传动系参数对燃油经济性和小型化目标的影响。选取能量管理控制参数与传动系参数为优化变量，以矿用卡车的动力性能为约束条件，建立燃油经济性和小型化为目标的多目标优化评价方法。选取NSGA-II算法对混合动力系统进行多目标的优化。结果表明：在满足动力性约束的基础上，优化后等效百公里油耗下降了14.86%，爬坡度上升了12.39%。该多目标优化方法的收敛性和分布性较好，得到的pareto解集能够给液压混合动力矿用卡车的设计提供更多的方案进行选择，体现了基于NSGA-II算法的多目标优化的优势。