摘要：针对结构的多目标拓扑优化设计,提出一种基于折衷规划法归一化子目标建立综合目标函数、以灰色综合关联分析确定综合目标函数中子目标权重系数的方法。以某商用车悬架控制臂为例,运用动力学分析、静力学分析和模态分析,得到控制臂在典型工况下的刚度性能、强度性能和固有频率。用板结构进行拓扑优化和形貌优化确定控制臂外轮廓形状,再分别采用单目标拓扑优化降低典型工况下的柔顺度和提高前三阶固有频率,并采用多频率加权方式来抑制频率单目标优化时的振荡现象。将单目标拓扑优化形成的子序列与各个目标最优值形成的最优序列进行灰色综合关联分析,得到子目标的权重系数。用折衷规划法进行多目标拓扑优化,根据优化结果对控制臂进行改进设计。改进后结构分析表明:优化后的控制臂质量减轻9.3%,整体刚度性能和强度性能明显增强,各阶固有频率均有不同程度提高。

摘要：大臂件是关系码垛机器人能否实现轻量化的关键部件。为此,从设计层面探查,如何优化大部件的频率,求得刚度适宜且高质量的产品。将折衷规划与灰色关联两种分析方法结合起来,在静态条件下优化多目标拓扑,并结合实际工况分析出机器人的刚度性能和固有频率,从结构拓扑层面展开优化设计,初步确定大臂外廓的相关尺寸参数;而后通过优化单目标拓扑降低实况柔度,提升大臂所对应的固有频率。根据灰色综合关联分析法处理单目标拓扑优化结果,得到质量、刚度和固有频率的目标权重系数,参照折衷规划法进一步优化多目标拓扑,在优化分析所得结果的基础上再次对机器人大臂进行设计,获得最佳的结构。分析结果表明:在质量减少9.7%实现轻量化目标的同时,大臂低阶固有频率有所提高且刚度性能有所增强。