jic35導(dǎo)讀：本文通過基于系統(tǒng)和離散優(yōu)化的液壓機本體cad系統(tǒng)的研制，為實現(xiàn)液壓機本體設(shè)計的 智能化和現(xiàn)代化奠定了基礎(chǔ)?；拘纬闪艘惶滓詫＜蚁到y(tǒng)為支撐、以現(xiàn)代設(shè)計理論和方法為 手段、以autocad為繪圖平臺的液壓機本體cad系統(tǒng)的框架。
1 國內(nèi)外研究概況、水平及發(fā)展趨勢液壓機因具有結(jié)構(gòu)簡單、工藝適應(yīng)性強、環(huán)境污染小等其他設(shè)備不可替代的性能特點，被廣泛應(yīng)用于汽車制造、航空航天、國防、電力電子、塑料、機械、冶金和輕工等國民經(jīng)濟的各個領(lǐng)域。據(jù)不*統(tǒng)計，目前我國以液壓機為主要產(chǎn)品的設(shè)計部門和生產(chǎn)廠已達百家之多，但cad的應(yīng)用情況卻令人失望。液壓機設(shè)計與制造業(yè)的整體技術(shù)水平遠遠落后于工業(yè)發(fā)達國家，使市場的激烈競爭和我國落后的設(shè)計水平這一矛盾日趨尖銳。具體表現(xiàn)在以下幾方 面：
1.1 設(shè)計手段
國內(nèi)液壓機的主要設(shè)計單位，包括占主導(dǎo)地位的*重型機械集團公司設(shè)計院在內(nèi)的一些大型設(shè)計院所，其設(shè)計工作仍然是以圖板作業(yè)為主，設(shè)計工作的好與壞*取決于設(shè)計人員的技術(shù)素質(zhì)和工作狀態(tài)。因此，設(shè)計質(zhì)量（包括結(jié)構(gòu)設(shè)計的合理性、設(shè)計數(shù)據(jù)的準確性等）和設(shè)計效率低、設(shè)計周期長。同時，落后的設(shè)計手段也給報價工作帶來了許多不便，如報價書編制時間長、報價偏差大等。所有這些，都在不同程度上影響著一個企業(yè)的競爭能力。
1.2 分析理論
近十幾年來，雖然在某些有條件的設(shè)計院所，對液壓機的關(guān)鍵零部件也能作一些有限元結(jié)構(gòu)分析，但是由于設(shè)計手段落后，這些分析結(jié)果在設(shè)計中未能起到應(yīng)有的作用。所以，液壓機本體設(shè)計中的強度、剛度以及整體工作性能分析，仍然是以材料力學(xué)為依據(jù)，甚至僅憑經(jīng)驗和直覺。用材料力學(xué)解決這樣復(fù)雜的實際問題，不得不把空間問題簡化為平面問題，這樣就極大地偏離了實際情況。為此，人們不得不把材料的許用強度降低，以犧牲結(jié)構(gòu)的合理性來換取結(jié)構(gòu)的安全性。由于科技含量相對低，所以與日本同類產(chǎn)品比較，就顯得結(jié)構(gòu)龐大、笨重，同樣能力的設(shè)備，其重量一般都要高出10％～20％。且其成本競爭力也*處于劣勢。
1.3 外觀造形
設(shè)備外觀造形問題，只是在zui近幾年才引起人們的重視，剛剛在設(shè)計人員的頭腦中形成了一種意識。由于缺乏造形手段，這種意識zui終也只能變成一種設(shè)計人員的個人行為。設(shè)計者各自為陣，各行其是，根本就談不上以此來塑造一個企業(yè)的風(fēng)格和特征。產(chǎn)品的外觀造形缺少 科學(xué)與藝術(shù)方面的考慮，也是產(chǎn)品缺乏競爭能力的一個重要因素。
2 液壓機本體cad系統(tǒng)的意義
隨著機械行業(yè)cad推廣應(yīng)用工作的深化，絕大多數(shù)液壓機設(shè)計院所及制造廠家在這方面也作了大量的工作，為實現(xiàn)真正意義上的cad奠定了基礎(chǔ)。不過就目前的cad應(yīng)用情況來看，尚存以下兩個問題：其一，cad工作進展緩慢，成果零散，難以發(fā)揮優(yōu)勢。幾個大院所從國外購買的軟件主要用于有限元分析，作為cad平臺開展二次開發(fā)工作的極少，開發(fā)的軟件水平也不高，針對性太強，應(yīng)用局限性很大。其二，現(xiàn)有的大多數(shù)cad軟件在用戶界面方面存在著 交互困難、操作不便的問題，極大地限制了cad技術(shù)的推廣應(yīng)用。
面向二十一世紀，企業(yè)要生存和發(fā)展，就必須有效地掌握*的生產(chǎn)力，樹立強烈的市場、成本和效益意識。開發(fā)和設(shè)計產(chǎn)品，也必須滿足用戶對品種、批量、時間和質(zhì)量等諸方面的要求。所以，根據(jù)工藝用途、制造成本、機器性能等技術(shù)經(jīng)濟指標，能夠靈活修改設(shè)計方案，適時分析結(jié)構(gòu)性能，準確評價整機或關(guān)鍵部分的功能和性態(tài)，優(yōu)化結(jié)構(gòu)參數(shù)，為制造提供高質(zhì)量、高水平的成套技術(shù)資料，是現(xiàn)階段機械制造行業(yè)孜孜追求的目標，是促進cad技術(shù)蓬勃發(fā)展的動力源泉。今天，是否掌握cad應(yīng)用技術(shù)已經(jīng)成為衡量一個企業(yè)能否邁入信息時代的重要標志。cad已經(jīng)被*為是提高企業(yè)參與競爭能力的有效技術(shù)和方法之一。
融合專家系統(tǒng)（es）的cad技術(shù)，依賴專家的知識和經(jīng)驗、以人類專家的水平解決本領(lǐng)域中 的技術(shù)設(shè)計問題，使設(shè)計過程智能化，無疑是對設(shè)計方法的一次革命。盡管把專家系統(tǒng)引入機械設(shè)計也只有短短十幾年的歷史，但是由于機械設(shè)計專家系統(tǒng)（mdes）可為現(xiàn)代化的機械設(shè)計提供詳實、可靠、規(guī)范、的設(shè)計依據(jù)，所以已經(jīng)激發(fā)了大批企業(yè)的應(yīng)用熱情。基于專家系統(tǒng)、面向微機的液壓機本體cad系統(tǒng)，可望把我國液壓機本體設(shè)計技術(shù)從落后的 圖板作業(yè)水平提高到現(xiàn)代設(shè)計的*水平。開發(fā)這項*的技術(shù)，對于改善我國液壓機設(shè)計與制造業(yè)的落后局面，促進民族工業(yè)的進步，實現(xiàn)液壓機產(chǎn)品的優(yōu)化設(shè)計，縮短設(shè)計和開發(fā)周期，提高質(zhì)量，增強企業(yè)在市場上的競爭能力，使我國液壓機制造業(yè)逐步實現(xiàn)cad/ca m一體化，具有極其重要的意義。
本論文的主要任務(wù)就是要實現(xiàn)液壓機本體設(shè)計的智能化、參數(shù)化、數(shù)據(jù)標準化、應(yīng)用商品化 ，并提供方便使用的全中文用戶界面，出圖率達到總圖紙量的90％以上。
3 液壓機本體cad系統(tǒng)的實現(xiàn)
液壓機本體設(shè)計cad系統(tǒng)主要包括：本體設(shè)計專家系統(tǒng)yyjes1.0、本體離散優(yōu) 化軟件ykju3.0和本體參數(shù)化繪圖軟件三大模塊。
專家系統(tǒng)是人工智能的一個應(yīng)用領(lǐng)域。為實現(xiàn)液壓機本體設(shè)計cad系統(tǒng)的智能化，就需要建 立液壓機本體設(shè)計的專家系統(tǒng)。本體設(shè)計專家系統(tǒng)由知識庫、數(shù)據(jù)庫、人機接口和推理機組 成。其結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。
圖1 專家系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖
液壓機本體部分優(yōu)化設(shè)計的主要對象是液壓機的兩大梁，即上橫梁和下橫梁（底座）。優(yōu)化設(shè)計的目的是使這些構(gòu)件在滿足強度、剛度等設(shè)計要求前提下，通過調(diào)整各板的厚度使其重量zui輕，采用的優(yōu)化算法是spg法。spg法是將序列二次規(guī)劃法（s）、罰函數(shù)法（p）和遺傳算法（g ）有機結(jié)合的一種結(jié)構(gòu)離散優(yōu)化算法。spg法能夠較好地求解類似液壓機本體這樣大型結(jié)構(gòu)的 離散化問題。
參數(shù)化繪圖模塊是以autocad為平臺，運用*的ads技術(shù)進行的二次開發(fā)。能夠輸出立柱、 底座、上橫梁、活動橫梁零件圖和本體外形圖。
基于專家系統(tǒng)和離散優(yōu)化的液壓機本體cad系統(tǒng)框圖如圖2所示。
圖2 yyjcad1.0流程圖
yyjcad1.0使用方便、操作簡單，用戶只需輸入液壓機的主要技術(shù)參數(shù)和形式參數(shù)，系統(tǒng)即 能自動完成本體優(yōu)化設(shè)計，并可輸出本體全部零部件圖。