基于人工智能的圆柱齿轮虚拟设计糖果机上海磁力开关插板阀豆粉设备

基于人工智能的圆柱齿轮虚拟设计

摘 要：介绍了虚拟设计VD（Virtual Design）与基于人工智能AI（Artifical Intelligence）的设计的异同点中国XD塑料在获得大股东初步同意与董事会初步而夹具国外的、国内的区分很大决议批准的条件下，以及它们相结合的有关技术，并重点阐述了基于AI的设计在齿轮设计中的应用。

关键词：人工智能；专家系统；虚拟设计；CAX系统

引 言

随着现代设计方法的发展，产生了基于人工智能的虚拟设计方法，即将人工智能中的搜索技术、推理功能及学习机制用于现代机械设计中。

1 基于人工智能AI的设计与虚拟设计VD的不同点

虚拟设计VD即CAX技术，采用图形学和交互系统建模和处理几何参数，它的对象是纯粹的几何体，对象之间的关系只是几何实体之间的装配关系，所有程序只是程序化的，无法做到开放性，从而使得基于产品设计的工程知识无法得到随时随地更新、补充和维护，且设计规程之间的关系无法根据用户的需求得到调整。而基于AI的设计使知识的组织、工程设计和程序具有开放性、可扩展性。

2 人工智能AI与虚拟设计VD的结合

1.浅层结合

CAX系统中的几何模型能被引入到人工智能AI系统中作为产品的对象，而且AI与CAX之间能相互传递参数和有关数据。

2.深层结合

人工智能AI中知识库中的产品对象能被引入到CAX系统中，且修改知识库中的产品对象能驱动CAX系统中的几何实体。

人工智能AI与虚拟设计技术VD相结合的功能图如图1。

图1

3.基于人工智能AI—专家系统ES（Expert System）的齿轮设计

本例以一对直齿圆柱齿轮啮合传动设计来说明专家系统ES与虚拟设计VD－CAD的结合。

该例的专家系统由面向对象语言VC＋＋6.0实现，采用可视化界面，并将所得的特征参数用AutoLisp语言输入CAD系统。CAD系统采用目前流行的AutoCAD R14然后根据打印机提供的驱动光盘系统。

求解问题：某齿轮传动系统中大齿轮已失，只有小齿轮，已知a=112.5 mm,z1=38,da1=100mm.求大齿轮有关参数。

图2 齿轮设计的程序流程图

齿轮设计的程序流程：

(1)知识的表示

用规则表示法，以NULL表示变量值不存在。

初态：S0(a,z1,da1,ha1′=1,α1=α2,m1=m2);

目态：St(m2,z2,d2,da2,df2,dh2);

(2)规则表示

1)if(m=NULL) then 知识库公式LIB（m）;

2)if(z=NULL) then 知识库公式LIB（z）;

3)if(ha′=NULL) then 知识库公式LIB（ha′）;

4)if(c′=NULL) then 知识库公式LIB（c′）;

5)if(α=NULL) then 知识库公式LIB（α）;

6)if(results=NULL) then 取默认值default;

7)if((results & default)=NULL) then return(error);

……

(3) 产生式系统基本工作过程，流程图如图3.

图3 产生式系统基本工作流程图

其中LIB(m)公式：m=d/z, m=p/π,m=da1/(z1+2×ha′), m=2×a/(z1+z2), m=ha/ha′, m=hf/(ha′+c′), m=h/(2×ha′+c网络线′), m=db1/z1×cosα, m=df1/(z×ha′-2×c′), m=2×s/π, m=2×e/π；

运用规则2）求z与求m一样，LIB（z）公式为：z=d/m, z=2×a/m-z1, z=db/(m×cosα), z=da/m-2×ha′, z=df/m+2×ha′+2×c′，……

经过搜索得公式z2=2×a/m-z1, 即z2=2×112.5/2.=52;

此时目态St(2.5,52,d2,……);

余下依此类推，求得d2=130，……

状态最终为St(2.5, 52, 130, 135, 123.75, 122.16);

其中注意：求α的流程图如图4。

图4

(4)计算重合度，并判断是否根切，流程图如图5。

图5

(5)AutoCAD系统作图结果如图6。

图6

4 结 论

本文在齿轮的设计中引入AI某些技术、方法，从而使设计智能化，并使高层次的工程设计理念渗透到CAX技术中，提高了设计效率。

参考文献：

［1］ 田盛丰.人工智能原理及运用［M］. 北京:北京理工大学出版社,1996.

［2］ 孙靖民，王新菜. 现代机械设计方法选讲［M］. 哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社, 1997.

［3］ 余俊. 机械CAD基本教程［M］.武汉:华中理工大学出版社, 1993.

［4］ 童兆. 知识工程［M］. 北京:科学出版社,1993.

［5］ 胡平，王成国，庄茁.虚拟工程与科学［M］. 北京:气象出版社,2000。(end)

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