摘要：工程实际中的各类旋转机械广泛应用旋转环状周期结构.为了提升动力学性能,该类结构通常采用对称构型设计.但是,由于存在制造和安装误差,对称设计的周期结构通常呈现偏心形式的非对称状态,从而降低旋转机械性能.本文研究了该类结构的质量周期分布特征对固有频率分裂和动力稳定性的影响.为此,首先建立了惯性坐标系和结构随动坐标系,计算了该结构在自转和公转情形下的能量,利用Hamilton原理得到解析形式的动力学方程;然后,采用Galerkin方法和经典振动理论获得特征方程以及特征值,根据特征值预测了质量个数以及振动波数等不同基本参数组合对动力学特性的影响,揭示了基本参数与固有频率分裂及动力稳定性之间的映射关系;最后,给出了附加质量拓扑结构对固有频率分裂影响的数值算例,然后分别在稳定域和不稳定域中选取计算参考点,利用数值计算求解了时域响应,根据响应的特征验证了稳定性预测结果特别是解析结果的正确性.结果表明:当采用不同附加质量拓扑结构时,固有频率分裂和稳定性规律发生明显的变化;当质量分布参数与振动波数满足所提解析关系时,可有效抑制固有频率分裂,且调整基本参数组合可有效改善系统的动力稳定性.研究结果为该类旋转环状周期结构的振动控制提供了一定的借鉴.

摘要：以水轮发电机为典型复杂产品研究实例,深入分析了电机稳态工作时多物理场的相互耦合作用,对电机的电磁场、通风散热流-固热耦合场进行了数值分析和计算,计算结果切实有效.在此基础上,从系统的角度出发,通过对电机设计过程中电磁、通风、散热学科进行分析,确立了学科间的参数耦合关系,建立了电机综合优化设计模型,采用集成优化方法MDF对此模型进行了优化求解,优化后的设计方案通过数值计算进行了有效验证,初步实现了电机综合优化设计,进而为多领域复杂产品的综合优化做出了有益探索.

摘要：针对复杂产品的设计需求,深入分析了复杂产品的建模过程.基于参数化建模和多学科优化思想,建立了复杂产品综合优化设计的理论框架.其中,设计结构树存储了复杂产品从整机直到零件级结构信息;基于数据库协调的多学科协同寻优策略可以得到复杂产品的综合优化解.阐述了基于面向对象技术开发的数据库功能体系,该体系既保证了设计结构树中有效数据的存储,也为多学科协同寻优定义了相关操作.在实践应用上,开发了水轮发电机综合优化设计软件平台,应用实例验证了理论和实际研究工作的有效性和可行性.

摘要：基于机构组合创新思想进行复杂机械系统方案设计的自动化方法研究。在实践上 ,开发了机构组合创新应用软件。阐明了采用该软件进行复杂机械系统方案设计的工作流程 ,给出了应用实例。同时 ,从系统的角度出发 ,对概念设计阶段符号方案的自动化生成进行了较为深入的研究。

摘要：本文基于流-固热耦合场分析原理对灯泡贯流式水轮发电机的通风散热系统进行了仿真模拟分析,得到了定、转子温度场的分布,并和传统的经验计算方法进行了对比,最终验证了运用耦合场分析方法的正确性。同时,基于敏感参数分析法,采用ISIGHT工具软件对定子结构的优化设计进行了初步探索。

摘要：基于基本结构的多功能特性 ,建立了功能—结构的优化匹配模型。在模型实现方面 ,开发了面向对象环境下的基本结构运动行为特征知识库 ,重点阐述了构造该知识库的几项关键技术 ,包括 :基本结构的运动行为知识表达模型的建立及其符号化表示 ;

摘要：文章针对硬岩掘进机(TBM)在复杂地质条件下的可掘进性,进行了系统及定量的研究;基于模糊聚类理论和施工样本数据分析,建立了以掘进速率为分级指标,包括岩石单轴抗压强度、岩石完整性系数、围岩结构面与隧道轴线夹角和渗水量四项性质指标的可掘进性分级预测模型,将TBM施工围岩可掘进性分为好、一般和差三个性能等级;并在此基础上进一步细化模型粒度,以提高模型的精度和地质适用性。将所建模型应用于西秦岭隧道和大伙房水库输水隧洞工程实际工程效果表明,TBM掘进速率与由模型预测的掘进速率基本相吻合,验证了掘进性分级预测模型的可行性、科学性和有效性,进而对TBM的选型、设计和施工提供了重要的理论依据。

摘要：通过分析复杂产品的设计过程,结合多学科优化设计思想,提出了复杂产品多学科优化方案设计框架体系。应用此体系,根据水轮发电机的多领域设计需求,开发了水轮发电机综合优化设计软件平台,该平台首先采用参数化设计方法实现了发电机电磁、通风、散热3个学科的串行方案设计,在此基础上,通过分析学科间的耦合关系,建立多学科优化的数学模型,实现了发电机的综合优化设计,方案设计结果通过数值计算方法进行了验证。

摘要：概念产品的信息表达是目前实现计算机对机构概念设计支持的瓶颈问题.作者基于机构组合原理,用矩阵形式描述基本机构,给出了串联式、并联式和混合式3种基本机构的组合方式的符号表达方法.该方法能够描述机构的类型、连接关系、空间位置关系以及机构的多功能等信息,为开发基于基本机构组合的复杂机械系统的计算机辅助概念设计系统奠定了理论基础.以复杂凸轮连杆机构为例,验证了本文提出的符号表达方法的可行性.

摘要：全断面岩石掘进机(TBM)是高度自动化的隧道掘进机械设备,其滚刀布局设计是刀盘快速有效掘进的关键技术。通过对TBM刀盘滚刀基本布局原则的总结,结合现有螺旋线布刀规律的研究分析,提出了变速螺旋线滚刀布局设计方法。基于滚刀破岩量差异最小化思想对正滚刀布局建立多目标优化模型,采用极径与极角分步优化设计,利用遗传算法对正滚刀极径进行优化设计模型求解,再利用NSGA-Ⅱ算法对其极角多目标优化模型求解。以TB880E刀盘滚刀布局为算例,对其正滚刀布局优化设计进行分析,与原有刀盘滚刀布局对比得出:不平衡径向力下降了33.9%,刀盘倾覆力矩下降了78.1%,正滚刀破岩方差也有了很大程度地减小,优化结果更利于正滚刀的均衡磨损。滚刀整体布局质心也更靠近刀盘中心。