王彦琴[1]2001年在《发动机零部件的现代分析设计方法研究》文中提出本课题针对叁组元鱼雷热动力系统，对发动机的现代分析设计方法——有限元法进行研究。有限元技术是工程设计领域的一个强有力的计算工具，经过迄今约半个世纪的发展，它已日趋成熟实用，在几乎所有的工程设计领域发挥着越来越重要的作用。发动机零部件的设计是有限元技术最早的应用领域之一。有限元技术的应用可以预测发动机零部件刚度、强度，提高其设计的可靠性，缩短设计周期。本课题对美国SDRC的大型软件I-Deas进行开发应用，特别对某型外燃式发动机的重要部件——旋转燃烧室进行实体建模、复杂边界条件的确定与施加，并对其应力场、位移场和温度场进行有限元分析，根据分析结果对其结构提出改进意见。 本课题通过对大型CAD软件的开发应用，不仅探索出了I-Deas软件用于解决复杂工程问题的方法及应用特点，而且通过具体应用为发动机零部件的可靠性设计提供重要参考，也为实现发动机零部件的CAM奠定基础。
谌炎辉[2]2013年在《复杂机电产品模块化设计若干关键技术及应用研究》文中研究指明随着人们生活水平的提高、经济全球化和产品多样化的发展,客户需求呈现出多样化和个性化的特点,客户在低成本、高质量和个性化方面的要求已经成为当前制造业共同面临的严峻的挑战。模块化设计制造是迎接上述挑战的重要途径,基于合理的产品模块化体系,可以快速地组合成满足客户需求的个性化产品,同时又可以通过通用模块的批量生产和批量管理降低生产和管理成本。本文对复杂机电产品模块划分方法、模块相似性度量方法、模块化产品配置设计等模块化设计的关键技术进行了研究,并结合实际对某企业的轮式装载机进行了模块化设计的应用研究。具体研究内容包括：(1)提出了基于最小最大划分的复杂产品模块划分方法。首先给出最小最大划分的定义,然后根据零部件之间的各种关联关系进行复杂产品的初步划分并计算出其最小最大划分。根据最大划分的子集将复杂产品的零部件进行分组并在各组内以最小划分的子集为计算单元进行模糊聚类分析,根据模块聚合度确定阂值而得到复杂产品的模块划分结果。该方法具有计算量小、最优的阈值和合理的权因子等优点。最后以轮式装载机的工作装置模块化设计为例来说明该方法的合理性和有效性。(2)研究了基于BOM(产品物料清单)和最优模块化度的模块划分方法。首先基于复杂产品的BOM形成以零部件为结点的产品结构树(PST),然后通过分析同一结点内零部件的几何、功能和物理相关性等得到关联矩阵(CM)并生成关联图(CG),根据关联图计算在不同划分情况时的模块化度(DM),在结构树范围内通过选择最优的模块化度的最小值和平均值确定模块的划分。最后以轮式装载机的工作装置模块化设计为例说明了该方法的合理性和有效性。(3)研究了轮式装载机进行模块划分的预处理要求及其进行模块划分的独特原则,并从多个层次应用本文相关模块划分方法对轮式装载机进行模块划分,将产品划分为17个一级模块和77个二级模块。(4)研究了机电产品模块的结构相似性和参数相似性,并提出了模块结构相似性和参数相似性的度量方法和基于结构相似性的模块唯一性的判别方法。提出了模块装配类型编码方法和网络模型建模方法,并以典型模块为例建立其加权的网络模型。重点研究了比较交叉法,并给出了装配关系相似度度量及匹配方法。基于装配关系的相似度和匹配提出了加强网络的匹配和相似性度量方法,并将其应用于模块唯一性的判别。(5)研究了模块的参数相似性度量方法及模块重用度优化方法。针对模块重用度不高,冗余实例过多的问题提出了一种模块库的聚类分析方法。首先给出了模块库、模块重用度、模块实例相似度、冗余矩阵和聚类中心等模块库的相关定义,并通过模块库相似度的计算构造相似度矩阵,然后对模块库进行聚类分析来消除冗余的模块实例,从而提高模块的重用度。最后以轮式装载机的铲斗模块库设计为例来说明该方法的合理性和有效性,在满足聚合要求的前提下,消除冗余模块12个,提高模块的重用率44.4%。(6)根据模块化产品的特点提出了模块化产品多层次配置方法。首先将客户需求分为约束性需求和选择性需求两大类,然后提出基于客户需求分析从核心平台和定制模块等多个层次进行模块化产品的配置设计。重点研究了模块化产品核心平台的设计和配置方法、定制模块的配置方法。并以轮式装载机为例进行了模块化产品多层次配置的应用验证。(7)研究了复杂机电产品模块化的系统设计方法,主要包括模块化准备、模块化规划、模块化过程和模块配置设计四个阶段。并对产品模块化准备工作、模块化规则、模块结构和接口设计方法、基于模块化的产品创新设计方法进行了论述,并分析了四种基于模块化的产品创新方法。(8)研究了机电产品的模块和模块库设计方法,提出从模块结构和模块接口两个方面进行机电产品模块的设计,提出机电产品模块库的构建包括模块模型库建模和模块数据库建模,并对模块和模块库的设计过程和设计方法进行了研究。以轮式装载机的产品模块为例,对模块结构设计、模块变型设计方法和模块接口设计进行了分析。(9)开发了面向轮式装载机的机电产品模块化设计平台,对相关研究成果进行了应用验证,完成了轮式装载机模块化设计的工程背景分析、机电产品模块化设计平台的总体设计以及相关组成系统设计。平台具备对产品及其零部件和模块进行编码管理、模块管理、需求管理等功能,同时基于轮式装载机的多层次配置方法实现了轮式装载机快速配置设计。通过本论文研究,解决了复杂机电产品模块化设计中模块划分、模块相似性度量及应用、模块化产品配置等关键技术,主要成果有：提出了适合于复杂机电产品的模块划分方法,具有计算量小和模块划分结果更加客观、合理等特点；提出了模块相似性及其度量方法并应用于模块重复性判别和模块重用度优化；提出了模块化产品核心平台的定义和模块化产品的多层次配置方法,能有效提高产品的配置效率；并将研究成果成功应用于轮式装载机的模块化设计。
刘杰[3]2008年在《现代产品设计规划的关键理论及其应用研究》文中进行了进一步梳理为搞好产品设计,近百年来国内外科技工作者进行了大量的研究,提出了数十种设计理论与方法,但这些方法只能在一定范围内适用于特定产品或是产品开发的某些阶段,还没有一种可以很好地覆盖整个产品开发周期的设计理论与方法,设计理论与方法仍存在很多不足和需要继续研究的问题。同时,面对纷繁复杂设计理论与方法,如何在产品设计过程中加以有效的选择和运用,实现不同设计方法的有机组合和最佳匹配,也一直是设计理论与方法研究的热点和难点问题。闻邦椿教授在总结多年设计经验的基础上,针对产品设计过程的复杂性,基于系统工程的理论,提出了面向产品全功能和全性能的现代产品设计规划,即从产品的设计思想、设计环境、设计过程、设计目标、设计内容、设计方法及设计质量评价方法7个方面来对产品的设计过程进行总体规划,简称7D设计规划。现代产品设计规划旨在克服以往传统设计的不足,以满足产品的质量、性能、时间、成本、价格和综合经济效益最优为目的,以计算机辅助设计为主体,以知识为依托,以多种科学方法及技术为手段,从系统工程的角度对设计进行全局把握。本文围绕现代产品设计规划的主要内容展开,以顾客需求为驱动,以产品的功能和性能为基本内容,重点研究了产品需求信息获取、产品的功能及功能优化设计、产品的性能及性能优化设计和产品设计质量评价等现代产品设计规划的关键理论问题,并将产品设计规划成功应用于大型压缩机转子振动试验台的设计中。本课题的研究得到了国家自然科学基金重点项目(50535010)、沈阳市机械振动与产品动态设计重点实验室和沈阳鼓风机有限公司国家技术中心的支持,对产品设计规划的丰富和推广应用有重要意义,具体研究内容如下：对产品设计理论与方法的研究现状进行概括,并对国内外主要设计理论与方法进行有效的分类和发展趋势分析,论述了现阶段产品设计理论与方法研究中的关键问题,强调了加强以科学发展观和自主创新为指导的产品设计理论与方法研究的重要性和必要性,阐明了本文的选题背景和研究的目的与意义。对现代产品设计规划的基础理论和主要内容进行深入研究。现代产品设计规划的基础理论包括质量的组成元素和质量方程、技术系统的完整性和目标、内容与方法的关联方程。现代产品设计规划的主要内容包括设计思想、设计环境、设计过程、设计目标、设计内容、设计方法和设计质量评价7个方面,分为叁个阶段,即规划阶段、实施阶段和检验阶段,不仅适用于一般的机械设备,还适用于一些大型旋转机械、大型交通运输设备和大型工程机械等。从技术进化和市场调查两方面对产品需求信息进行分析。对于新产品的开发,首先从技术进化的角度寻求新的科学原理和技术突破,开发创造顾客的潜在需求；对于已有产品的改进,应从市场调查出发,对目标市场进行精确分类,确定产品改进的方向,打造适应于不同客户群体个性化产品。成功的需求分析与预测能够把握现在,立足未来,实现市场需求的创新,抢占领先地位,成为行业的引领者。建立了功能优化设计的目标、内容与方法的关联方程,产品的功能通过方案设计来体现,为选定可行的设计方案,应用灰关联度分析评价不同的设计方案,并对不同属性的敏感区间进行研究,结合振动筛的设计实例进行说明,对其进行设计方案分析,通过设计方案的分析与评价,为最终确定理想的功能实现方案提供依据。功能优化设计是现代产品设计规划的主要内容,在整个过程中占有重要的地位。对产品的性能及性能优化设计进行深入的研究,产品的主要性能包括结构性能、使用性能和制造性能,每个具体的性能分别对应8项子性能。性能优化设计包括动态优化设计、智能优化设计和可视优化设计,分别保证产品结构性能、使用性能和制造性能。通过对产品进行性能优化设计,保证产品具有良好综合性能,为设计高质量的产品提供基础。以产品设计质量为目标,制定了产品设计质量评价的指标体系,结合质量评价的一般过程,从不同的角度,运用不同的方法对产品设计质量进行评价,包括：模糊综合评价法,灰色层次分析法和基于物元与组合权重的评价法等。实际评价过程中应根据不同的指标状态和已知条件选择不同的评价方法。以大型压缩机转子振动试验台为例,采用现代产品设计规划对其进行研究,通过设计总体规划完成对设计过程的统一部署,采用功能优化设计完成方案设计,运用叁化设计(动态优化设计、智能优化设计和可视优化设计)完成详细设计,保证了该试验台的主要功能、结构性能、工作性能和工艺性能得以实现。
张执南[4]2011年在《产品设计中的知识流理论与方法研究》文中进行了进一步梳理在激烈的市场竞争中，持续、快速地进行产品创新是企业提升竞争能力的主要途径。产品创新由产品设计所决定，产品设计是知识高度密集型的智力活动，具有社会性、技术性和认知性的特征。设计活动本质上是设计知识流动的过程，而设计知识流动则是设计知识从不完整的状态向相对完整的状态进化的过程。设计知识流理论与技术研究不仅是现代设计理论发展的一个前沿领域，而且对于支持产品创新具有重要的现实意义。本论文以设计知识流理论和方法为主题，以现代设计对分布式资源环境的依赖为背景，从设计知识流的理论基础、认知模型、动力学以及控制方法四个方面进行研究，并结合企业对发动机中活塞组-缸套系统摩擦学设计的需求对上述理论进行应用研究。全文的主要研究工作可以概括为以下方面：1.研究了设计知识流的基础理论。从现实背景和理论背景角度分析了论文研究工作的价值所在，界定了设计知识流理论研究中的若干基本概念，评述了相关理论研究进展与存在的不足之处；分析了现代设计的基本属性，分析了研究设计知识流的必要性，探讨了设计知识流中设计知识的内涵、基本特征和分类，基于设计知识流的框架提出并分析了设计知识流研究中的若干基本问题。2.探索了设计知识流的认知建模方法。提出了针对设计知识流的意图-功能-原理-结构-行为（即PFWSB本体模型，以下同）本体模型，对模型中的关键概念——意图、功能、原理、结构、行为、约束和环境进行了定义和分析，对概念间的关系进行了描述。基于该模型探索了设计知识流过程建模方法，并分别针对第一类和第二类知识流进行了描述。针对设计参与者之间存在认知差异的特点，提出了基于PFWSB本体模型的设计知识表示方法并给出了相关示例。3.采用类比研究方法建立了设计知识流动力学分析模型，从理论和实证的角度分析了设计知识流中存在的驱动力和阻力。在对现代设计理论深入理解的基础上，分析了设计知识流的驱动力和阻力因素，观察和调查了一批设计案例，组织并完成了针对设计管理者以及设计工程师的访谈和大量问卷调查，在理论和实证分析的基础上提出了减小设计知识流阻力的策略和建议。4.提出了面向产品设计的知识流控制策略与方法。根据Petri网基本原理，提出了设计知识流网概念，构建了多维设计知识流分析矩阵（MMKFA）。运用矩阵方法并结合设计者特征模型分析产品设计中可能出现的知识流阻力并预先对其进行控制，保证了产品设计中知识流动的性能。提出了面向知识服务的设计知识流引擎概念，采取实证研究方法获取用户对设计知识流引擎的功能需求，以用户实际需求为出发点，提出了设计知识流引擎的基本功能架构并对其进行实现，以控制分布式资源环境中的设计知识流，从而解决了基于分布式资源环境开展产品设计无法形成有效知识流的难题。5.结合具体项目对设计知识流理论研究进行应用。以企业提出的针对某型号内燃机降低摩擦功耗并保证可靠性的摩擦学设计项目为实践对象并结合国家自然科学基金项目，通过我们所开发的内燃机活塞组件-缸套-连杆-曲轴系统全生命期性能数字样机（ICLPDP软件）获取了活塞裙部摩擦学设计中的新知识，在运用已有知识和获取新知识过程中实践了设计知识流理论与方法。
贾维新[5]2008年在《发动机结构噪声和进气噪声的数字化仿真及优化设计研究》文中研究表明为了促进发动机振动噪声研究水平的提高,特别是为了深化数字化仿真技术在发动机及整车的振动噪声控制方面的应用,推动数字化仿真技术在该领域的应用向更深、更广的层次迈进,本文对发动机振动噪声测试方法、数字化仿真方法、先进的结构优化设计方法进行了深入细致的研究,并研究了具有企业实际意义的应用问题。系统地进行了发动机噪声源识别方法的研究,发展了表面振动速度法,增加了两类零件声辐射比的理论计算方法,介绍了声强测量法在发动机声功率预测和噪声源识别中的应用。提出了一种既高效又满足一定精度的多体动力学—有限元法—声学分析法相结合的发动机零部件NVH性能预测方法,验证了该方法的准确性,并研究了该方法在发动机机体低噪声设计中的应用。以发动机油底壳为例,对发动机上的罩壳类零部件振动噪声预测中涉及的关键问题进行研究,如密封垫或隔振挚边界条件的处理,结构与流体的流固耦合分析方法等,提出了对复杂非线性边界条件进行处理的“线性简化边界法”,并对比了两种流固耦合法,为此类零件的NVH性能设计提供准确可靠的数字化仿真方法。阐述了进气系统噪声产生的根源及进气系统设计中要考虑的问题,对进气系统气动噪声叁维仿真中的边界条件,即进气系统的线性化声源特性的提取方法进行了详细研究,对实验最小二乘法、一维有限体积法、圆形活塞辐射器假设法,这叁种线性声源提取方法进行了对比验证及分析,完善了进气系统设计不同阶段的叁维仿真边界条件的获取方式。结合实验验证,研究了提高进气系统声学性能预测准确性的方法,另外系统地研究了发动机进气系统设计中进气口气动噪声、结构辐射噪声、空气动力学及结构模态等特性的数字化仿真方法,为进气系统声学和空气动力性能设计提供了整体的数字化解决方案。从现代设计角度出发,研究将结构优化技术应用到发动机机体轻量化设计和油底壳低噪声设计中。在单缸机缸体轻量化设计中引入了拓扑优化和形状优化方法;在低噪声油底壳设计中引入了形貌优化方法,为优化技术在发动机复杂零部件设计上的应用进行了探索。本文为发动机振动噪声设计水平的提高和发展,进行了开拓性的工作,发展和完善了发动机现代设计理论和方法,取得了一系列具有工程实用价值的成果。
桂元坤, 莫蓉, 冯向兵, 张定华, 王增强[6]2006年在《面向航空发动机零部件设计过程的广义版本管理研究》文中研究表明航空发动机零部件设计中存在许多修改设计和分析的内容,会产生大量的中间版本和各种分析数据,产品数据管理系统只管理用户提交的一些重要版本和数据,大量的中间版本和分析数据被丢失。针对产品数据管理系统的不足,提出了广义版本管理的概念,以设计过程中零件的状态为单元,组织与该状态有关的各种设计和分析数据,组成一个广义版本。分析了零件设计过程中的版本操作,并用图结构描述版本之间的关联关系和版本图的数学表示,建立了广义版本管理模型,有效地实现了面向航空发动机零部件设计过程的版本管理。
常思勤, 左孔天[7]1998年在《发动机缸盖的现代设计方法》文中研究说明分析了在发动机缸盖这一典型零部件设计中应用现代设计方法的研究现状及其关键问题，介绍了已开展的有关研究工作，包括缸盖、冷却水腔和气道等的叁维造型设计，气道内气体流动的叁维数值模拟计算以及建立完整的、以应用于实际工程设计为目的ＣＡＤ系统等。
倪飞[8]2008年在《某SRV发动机舱盖的有限元分析及结构优化》文中进行了进一步梳理随着计算机技术和数值分析理论的发展,以有限元分析技术为代表的CAE技术在现代汽车产品设计中扮演着越来越重要的角色,几乎贯穿了汽车设计的全过程;采用有限元方法对车身及其零部件的结构力学性能进行理论分析在现代车身设计中得到广泛的应用,越来越受到人们的关注,国内外相关研究已经取得了相当大的成果。本文在调研国内外相关研究的基础上,建立了某SRV型汽车的发动机前舱盖有限元模型,并进行了自由模态分析和频率响应分析。对实际样车进行了模态试验测试,并对理论分析与白车身试验分析的结果进行了比较分析研究,指出其结构静、动态力学性能上的不足,为优化设计提供参考。结构优化设计也是本文讨论的一个方面,本文总结了相关文献资料,提出了基于灵敏度分析方法的结构参数优化方法,具有较好的实际应用价值。文中进行了厚度/模态频率灵敏度分析,为整个白车身的灵敏度分析和结构优化奠定了基础。本文研究基于安徽江淮汽车股份有限公司的SRV整车NVH正向设计流程及工程实施项目。在课题的进行过程中,针对遇到的一些问题进行了相关总结,如在建立有限元模型过程中,对焊点的处理,在自由模态分析过程中,相应的边界条件确定、理论计算求解方法的选择等。总之,本课题较全面地阐述了有限元分析的基本内容和理论,为汽车零部件结构的进一步优化提供了极具价值的参考。
王克军[9]2008年在《80型轮式装载机结构部件性能分析》文中研究表明轮式装载机是用于装运散料为主的工程机械,经常工作在露天矿山或大型建筑工地,工作环境恶劣,装载机自身系统又十分复杂,因此其结构件容易破坏失效,本文采用现代设计方法来研究这个问题。在叁维软件CATIA中建立装载机工作装置、车架系统的叁维模型,应用多体动力学与有限元相结合的方法,建立了装载机工作装置、车架系统的刚-弹耦合动力学模型,研究了刚-弹耦合的方法,模态中性文件的生成、导入ADAMS中的方法,最终用刚-弹耦合模型进行了作业过程的动力学仿真,得到了一些关键铰点的整个作业过程的受力历程曲线,为关键零件的瞬态动力学分析以及销轴的强度分析提供基础数据,在大型商用有限元分析软件ANSYS中建立工作装置、车架系统的叁维有限元模型,研究了各个零部件之间联接的模拟以及一些关键部件的模拟,对装载机工作过程中的几个典型工况进行了有限元分析,找到了危险零部件是前车架,并确定了前车架上的危险位置,进行优化改进,得到了合理的结构,然后利用在ADAMS仿真中得到关键零部件上的各个铰点力,由ADAMS生成包含前车架受力信息的载荷谱文件,给前车架施加载荷进行瞬态动力学分析,得到危险位置处在整个作业过程中的应力状态。对工作装置、车架系统整体进行模态分析,得到整体结构的固有频率和固有振型,为结构部件进一步优化设计和隔振、减振装置的设计优化提供依据。以动臂结构件为例,对整体结构有限元分析和单独零部件有限元分析这两种研究方法做了比较。装载机关键部件的联接大都是采用销轴来实现的,考虑到结构的复杂,整体分析时没有对其研究,最后应用ADAMS动力学仿真中得到的各个铰点的受力历程曲线,从中读取最大值采用比较合理的加载方式对装载机实际作业过程中容易破坏的销轴进行强度分析。这些方法可以应用到其他工程结构的强度分析以及动力学仿真中。对装载机整体结构进行有限元分析研究、并在动力学仿真中进行零件的弹性化以精确求得关键铰点的载荷特征是本文的新的尝试。
邵海[10]2008年在《高空作业平台工作机构现代设计方法研究》文中研究说明高空载人作业平台技术发展不仅是使起重臂伸得更快、吊的更高、吊重更大,还应具有更高的工作平稳性、可靠性。本文依据虚拟样机的现代设计理念与技术路线,针对GTB16型高空载人作业平台的工作机构,探讨了其物理样机的数字化建模与功能虚拟样机仿真与分析等软件集成应用的方法,采用不同的集成应用技术进行了机构的静态特性仿真,动态优化分析,以实验测试对各方法的分析结果进行了验证与比较,确定了针对实际对象、与实测结果最为接近的该型平台工作机构的虚拟样机分析模型。依据此模型,进一步对平台工作机构的刚性、强度、工作稳定性和安全性进行了分析预测,提出一些得到企业认可的结构改进建议。主要研究内容:(1)采用不同建模方法对伸缩臂结构进行有限元分析,以实验静力学测试对分析结果进行验证;(2)以较准确反映结构实际静态特性的分析模型对伸缩臂结构在危险工况下的强度进行了分析与预测;(3)对伸缩臂结构进行了模态分析与实验,验证分析结果的准确性;(4)以瑞雷能量法为基础建立结构振动的简化模型,对灵敏度进行了分析;(5)以不同目标分别对叁节臂进行了拓扑优化,经过多次迭代优化,改进后的工作机构的动静态性能都得到了较大的提高。
参考文献：
[1]. 发动机零部件的现代分析设计方法研究[D]. 王彦琴. 西北工业大学. 2001
[2]. 复杂机电产品模块化设计若干关键技术及应用研究[D]. 谌炎辉. 西安电子科技大学. 2013
[3]. 现代产品设计规划的关键理论及其应用研究[D]. 刘杰. 东北大学. 2008
[4]. 产品设计中的知识流理论与方法研究[D]. 张执南. 上海交通大学. 2011
[5]. 发动机结构噪声和进气噪声的数字化仿真及优化设计研究[D]. 贾维新. 浙江大学. 2008
[6]. 面向航空发动机零部件设计过程的广义版本管理研究[J]. 桂元坤, 莫蓉, 冯向兵, 张定华, 王增强. 计算机集成制造系统. 2006
[7]. 发动机缸盖的现代设计方法[J]. 常思勤, 左孔天. 武汉汽车工业大学学报. 1998
[8]. 某SRV发动机舱盖的有限元分析及结构优化[D]. 倪飞. 合肥工业大学. 2008
[9]. 80型轮式装载机结构部件性能分析[D]. 王克军. 吉林大学. 2008
[10]. 高空作业平台工作机构现代设计方法研究[D]. 邵海. 南京林业大学. 2008
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