针对直吹管浇注料振动成型夹具质量过大和动态特性差等问题,建立夹具优化数学模型,采用拓扑优化对夹具结构材料分布进行寻优,并在拓扑优化基础上以灵敏度分析筛选相关性较大的尺寸作为优化变量,基于Kriging法建立响应面模型,采用多目标遗传算法对振动夹具进行尺寸优化,两次优化后的夹具质量共减小了12.7%,1阶固有频率共提高了2.8%。对优化后夹具结构进行扫频振动响应仿真分析,验证了夹具优化设计的有效性及合理性,有效解决了直吹管浇注料振动成型夹具设计中容易出现的试验共振和夹具质量过大等问题。

压力增益是电液伺服阀核心性能指标之一,但电液伺服阀存在机电液强耦合性、封闭性和结构参数复杂性,限制了电液伺服阀压力增益的提升,亟需明确压力增益的影响因素及权重大小。故以偏转板射流伺服阀为研究对象,建立伺服阀机、电、液多环节数学模型,得到电液伺服阀整阀的状态空间模型,然后,结合压力增益公式,采用一阶灵敏度分析方法,分析伺服阀结构参数对伺服阀压力增益影响相关性和权重,最后,基于电液伺服阀性能测试实验平台,验证了前置级喷嘴尺寸以及滑阀级遮盖量两个典型结构参数对压力增益的影响。研究成果为电液伺服阀静态性能的提升提供了一定的理论指导。

以提高某型数控铣床立柱的动静态特性为目的,在对立柱进行基于有限元法的静力分析和模态分析的基础上。对立柱的主要设计尺寸进行Box-Behnken试验设计,并进行灵敏度分析和建立响应面模型。以立柱的重量、静态最大变形量和第一阶固有频率为优化目标函数,立柱主筋半径、筋板厚度和壁厚为设计变量,对立柱进行多目标优化设计。优化结果表明,采用此方法优化后,立柱的静态最大变形量减小了6.5%,第一阶固有频率提高了14%,重量减小了11.1%,为立柱的优化设计提供了一种新思路。

为改善动车组制动模块的结构性能,采用蒙特卡洛法进行可靠性分析,并根据分析结果优化出满足工程实际需要的结构。首先建立制动模块的有限元模型,对其进行静强度分析,确定最大结构应力对应的工况;再利用蒙特卡洛法开展可靠性及灵敏度分析,确定对最大Von.Mises应力灵敏度较大的3个变量作为设计变量;最后,以取得最大Von.Mises应力最小值为优化目标,以设计变量的取值范围为约束条件建立优化数学模型,并利用Screening法求解。研究结果表明优化后的结构可靠度与强度余量均有所提高,为制动模块结构改进与优化提供了理论依据。

钻机在使用过程中,振动普遍较大,为了从设计源头减小振动,需对钻机井架及底座进行结构动力修改。文中利用灵敏度仿真分析,快速找到影响特定阶次固有频率的结构,通过改变钢结构截面尺寸来调整钻机的固有频率,从而规避激振源的频率区间,减小振动的影响。

为研究RV减速器柔性因素对传动精度的影响,以BX40E减速器为研究对象,综合考虑支承弹性变形及齿轮接触弹性变形对系统动态传动精度的影响,建立多自由度RV减速器动力学模型,提取系统的动态响应;探究变载、变速条件下各级传动接触及支承变形对动态传动误差的贡献量,量化分析BX40E减速器传动误差对各柔性因素的灵敏度。结果表明:动态传动误差随负载增加而增加,输出转速平稳性随负载和转速增加而下降;二级传动的接触变形对减速器传动误差贡献最大

为了完善谐波齿轮刚柔轮系统装配与啮合过程中的力学响应及柔轮疲劳寿命研究,提出了一种基于刚柔耦合与瞬态动力学分析理论的刚柔轮系统装配与啮合分析方法,得到了更加准确与合理的谐波柔轮装配及啮合过程中柔轮的应力分布和疲劳失效位置;柔轮结构和材料参数变化对其疲劳寿命的灵敏度研究,指出了柔轮疲劳设计的关键参数,并进一步指出了柔轮的疲劳寿命尺寸效应具有敏感区间,据此建立了柔轮的疲劳寿命模型.结果表明,谐波齿轮刚柔轮系统的力学与疲劳寿命分析不能忽略装配与啮合过程的影响;柔轮的设计应该规避疲劳寿命尺寸效应的敏感区间,以提高谐波齿轮的使用寿命.

研究优化设计中设计变量的离散化处理,完成三段式车架的静动态特性分析和轻量化设计。首先,以某中型越野车车架为优化对象,采用实验设计方法进行了设计变量的灵敏度分析,并在对设计变量进行必要的取舍基础上建立了结构优化模型。其次,采用多岛遗传优化算法计算车架在三种工况下的最大应力、位移和自由模态下的固有频率,以完成在结构满足固有频率、几何尺寸和强度等约束条件下的车架各板材离散化尺寸的优化。优化结果表明：在可行域范围内,不仅使车架的质量降低了5.7%还避开了激励频率。

介绍了可靠性分析的相关概念和计算可靠性灵敏度的方法。首先利用Solid Works软件对方形板进行三维建模,通过有限元分析软件Hyper Works对其进行应力分析,然后通过可靠性分析软件NESSUS调用H yper Works软件的分析结果进行可靠性分析。分析结果给出了经过多种概率计算方法验证的方形板失效概率和在给定参数条件下对方形板的失效概率有影响的主要因素以及各个参数的灵敏度和重要度。该分析方法得出的结果可根据可靠性灵敏度调整结构的可靠性,对提高机械结构的可靠度有重要的参考价值。

建立了某SUV前副车架其有限元模型。在6种工况下分别对前副车架进行了强度分析，以及自由工况下的模态分析。对所有零部件进行了灵敏度分析，据此确定优化设计变量。在此基础上进行了轻量化设计。优化之后的前副车架的总质量较之前减重比达到19％。对优化后的模型进行了强度分析和模态分析。验证结果表明，应力值均在屈服应力范围内，模态固有频率得到相应的提高。在提高其性能的基础上，实现了质量减轻的目标。