機(jī)械產(chǎn)品優(yōu)化方法、裝置、設(shè)備及可讀存儲介質(zhì)與流程
1.本技術(shù)涉及產(chǎn)品設(shè)計(jì)領(lǐng)域，尤其涉及一種機(jī)械產(chǎn)品優(yōu)化方法、裝置、設(shè)備及可讀存儲介質(zhì)。
背景技術(shù)：
2.在產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段，獲取產(chǎn)品的動力學(xué)特性對于傳動系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)至關(guān)重要。
3.目前針對產(chǎn)品的動力學(xué)分析主要是基于多體動力學(xué)理論和有限元軟件的數(shù)值仿真，即通過計(jì)算機(jī)仿真軟件求解得出動力學(xué)特性。然而，在基于多體動力學(xué)理論和有限元軟件進(jìn)行數(shù)值仿真時，由于大量機(jī)械零件接觸行為造成的求解非線性，并且需要建立詳細(xì)的結(jié)構(gòu)有限元模型，使得每一次動力學(xué)仿真十分耗時，這在產(chǎn)品優(yōu)化設(shè)計(jì)過程中是無法接受的。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
4.有鑒于此，本技術(shù)提供一種機(jī)械產(chǎn)品優(yōu)化方法、裝置、設(shè)備及可讀存儲介質(zhì)，旨在提高產(chǎn)品優(yōu)化過程的效率。
5.為實(shí)現(xiàn)上述目的，本技術(shù)提供一種機(jī)械產(chǎn)品優(yōu)化方法，所述方法包括：
6.獲取待優(yōu)化的產(chǎn)品的第一載荷數(shù)據(jù)；
7.輸入所述第一載荷數(shù)據(jù)至有限元降階模型，得到所述產(chǎn)品的動力學(xué)特性；所述有限元降階模型是基于訓(xùn)練數(shù)據(jù)集對未訓(xùn)練有限元降階模型進(jìn)行迭代訓(xùn)練得到的；
8.基于所述動力學(xué)特性，對所述產(chǎn)品進(jìn)行優(yōu)化。
9.示例性的，所述獲取待優(yōu)化的產(chǎn)品的第一載荷數(shù)據(jù)，包括：
10.獲取待優(yōu)化的產(chǎn)品的仿真驅(qū)動參數(shù)；
11.輸入所述仿真驅(qū)動參數(shù)至多體動力學(xué)降階模型，得到所述產(chǎn)品的第一載荷數(shù)據(jù)。
12.示例性的，所述輸入所述仿真驅(qū)動參數(shù)至多體動力學(xué)降階模型，得到所述產(chǎn)品的第一載荷數(shù)據(jù)之前，包括：
13.獲取所述產(chǎn)品的幾何模型；
14.從所述幾何模型中導(dǎo)出所述產(chǎn)品的零部件的stp文件；其中，用于導(dǎo)出stp文件的零部件的數(shù)量少于所述產(chǎn)品的零部件的實(shí)際數(shù)量；
15.基于所述stp文件構(gòu)建多體動力學(xué)降階模型。
16.示例性的，所述從所述幾何模型中導(dǎo)出所述產(chǎn)品的零部件的stp文件，包括：
17.對所述幾何模型進(jìn)行幾何前處理；所述幾何前處理用于降低所述幾何模型中所述產(chǎn)品的零部件的數(shù)量；
18.從幾何前處理后的幾何模型中導(dǎo)出所述產(chǎn)品的零部件的stp文件。
19.示例性的，所述基于所述stp文件構(gòu)建多體動力學(xué)降階模型，包括：
20.接收裝配指令，基于所述stp文件進(jìn)行裝配；
21.導(dǎo)出裝配后的裝配體文件；所述裝配體文件的格式能夠被matlab識別；
22.基于所述matlab構(gòu)建多體動力學(xué)降階模型。
23.示例性的，所述輸入第一載荷數(shù)據(jù)至有限元降階模型，得到所述產(chǎn)品的動力學(xué)特性之前，包括：
24.獲取所述訓(xùn)練數(shù)據(jù)集和所述未訓(xùn)練有限元降階模型；
25.基于所述訓(xùn)練數(shù)據(jù)集對所述未訓(xùn)練有限元降階模型進(jìn)行迭代訓(xùn)練，得到更新后的未訓(xùn)練有限元降階模型，并確定所述更新后的未訓(xùn)練有限元降階模型是否滿足預(yù)設(shè)迭代結(jié)束條件；
26.若所述更新后的未訓(xùn)練有限元降階模型滿足所述預(yù)設(shè)迭代結(jié)束條件，則將所述更新后的未訓(xùn)練有限元降階模型作為所述有限元降階模型；
27.若所述更新后的未訓(xùn)練有限元降階模型未滿足所述預(yù)設(shè)迭代結(jié)束條件，則返回基于所述訓(xùn)練數(shù)據(jù)集對所述未訓(xùn)練有限元降階模型進(jìn)行迭代訓(xùn)練步驟，直至所述更新后的未訓(xùn)練有限元降階模型滿足所述預(yù)設(shè)迭代結(jié)束條件。
28.示例性的，所述獲取所述訓(xùn)練數(shù)據(jù)集，包括：
29.獲取有限元模型和第二載荷數(shù)據(jù)；
30.輸入所述第二載荷數(shù)據(jù)至所述有限元模型，得到模型輸出結(jié)果，并將所述第二載荷數(shù)據(jù)和所述模型輸出結(jié)果作為所述訓(xùn)練數(shù)據(jù)集。
31.示例性的，為實(shí)現(xiàn)上述目的，本技術(shù)還提供一種機(jī)械產(chǎn)品優(yōu)化裝置，所述機(jī)械產(chǎn)品優(yōu)化裝置包括：
32.第一獲取模塊，用于獲取待優(yōu)化的產(chǎn)品的第一載荷數(shù)據(jù)；
33.輸入模塊，用于輸入所述第一載荷數(shù)據(jù)至有限元降階模型，得到所述產(chǎn)品的動力學(xué)特性；所述有限元降階模型是基于訓(xùn)練數(shù)據(jù)集對未訓(xùn)練有限元降階模型進(jìn)行迭代訓(xùn)練得到的；
34.優(yōu)化模塊，用于基于所述動力學(xué)特性，對所述產(chǎn)品進(jìn)行優(yōu)化。
35.示例性的，為實(shí)現(xiàn)上述目的，本技術(shù)還提供一種機(jī)械產(chǎn)品優(yōu)化設(shè)備，所述機(jī)械產(chǎn)品優(yōu)化設(shè)備包括存儲器、處理器和存儲在所述存儲器上并可在所述處理器上運(yùn)行的機(jī)械產(chǎn)品優(yōu)化程序，所述機(jī)械產(chǎn)品優(yōu)化程序被處理器執(zhí)行時實(shí)現(xiàn)如上所述的機(jī)械產(chǎn)品優(yōu)化方法的步驟。
36.示例性的，為實(shí)現(xiàn)上述目的，本技術(shù)還提供一種計(jì)算機(jī)可讀存儲介質(zhì)，所述計(jì)算機(jī)可讀存儲介質(zhì)上存儲有機(jī)械產(chǎn)品優(yōu)化程序，所述機(jī)械產(chǎn)品優(yōu)化程序被處理器執(zhí)行時實(shí)現(xiàn)如上所述的機(jī)械產(chǎn)品優(yōu)化方法的步驟。
37.與現(xiàn)有技術(shù)中，在基于多體動力學(xué)理論和有限元軟件進(jìn)行數(shù)值仿真時，由于大量機(jī)械零件接觸行為造成的求解非線性，并且需要建立詳細(xì)的結(jié)構(gòu)有限元模型，使得每一次動力學(xué)仿真十分耗時，導(dǎo)致產(chǎn)品優(yōu)化過程的效率低相比，本技術(shù)通過獲取待優(yōu)化的產(chǎn)品的第一載荷數(shù)據(jù)；輸入所述第一載荷數(shù)據(jù)至有限元降階模型，得到所述產(chǎn)品的動力學(xué)特性；所述有限元降階模型是基于訓(xùn)練數(shù)據(jù)集對未訓(xùn)練有限元降階模型進(jìn)行迭代訓(xùn)練得到的；基于所述動力學(xué)特性，對所述產(chǎn)品進(jìn)行優(yōu)化。本技術(shù)實(shí)現(xiàn)了通過有限元降階模型來對第一載荷數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算得到產(chǎn)品的動力學(xué)特性(即求解得出動力學(xué)特性)，而該過程的耗時要遠(yuǎn)少于基于多體動力學(xué)理論和有限元軟件進(jìn)行數(shù)值仿真的過程的耗時，因此，本技術(shù)極大地減少了求解得出動力學(xué)特性所需花費(fèi)的時間，從而使得產(chǎn)品優(yōu)化過程的耗時也大大減少，進(jìn)而
提高了產(chǎn)品優(yōu)化過程的效率。
附圖說明
38.圖1是本技術(shù)機(jī)械產(chǎn)品優(yōu)化方法第一實(shí)施例的流程示意圖；
39.圖2是本技術(shù)機(jī)械產(chǎn)品優(yōu)化裝置較佳實(shí)施例的功能模塊示意圖；
40.圖3是本技術(shù)實(shí)施例方案涉及的硬件運(yùn)行環(huán)境的結(jié)構(gòu)示意圖。
41.本技術(shù)目的的實(shí)現(xiàn)、功能特點(diǎn)及優(yōu)點(diǎn)將結(jié)合實(shí)施例，參照附圖做進(jìn)一步說明。
具體實(shí)施方式
42.應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本技術(shù)，并不用于限定本技術(shù)。
43.本技術(shù)提供一種機(jī)械產(chǎn)品優(yōu)化方法，參照圖1，圖1為本技術(shù)機(jī)械產(chǎn)品優(yōu)化方法第一實(shí)施例的流程示意圖。
44.本技術(shù)實(shí)施例提供了機(jī)械產(chǎn)品優(yōu)化方法的實(shí)施例，需要說明的是，雖然在流程圖中示出了邏輯順序，但是在某些情況下，可以以不同于此處的順序執(zhí)行所示出或描述的步驟。機(jī)械產(chǎn)品優(yōu)化方法可應(yīng)用于終端或服務(wù)器中，例如志強(qiáng)w-2145計(jì)算機(jī)。本實(shí)施例運(yùn)行的環(huán)境是ansys 2020r2和matlab 2020b。其中，ansys軟件是融結(jié)構(gòu)、流體、電場、磁場、聲場分析于一體的大型通用有限元分析軟件。為了便于描述，以下省略執(zhí)行主體描述機(jī)械產(chǎn)品優(yōu)化方法的各個步驟，機(jī)械產(chǎn)品優(yōu)化方法包括：
45.步驟s110，獲取待優(yōu)化的產(chǎn)品的第一載荷數(shù)據(jù)。
46.本技術(shù)中的產(chǎn)品為機(jī)械產(chǎn)品，在該機(jī)械產(chǎn)品的產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中，需要通過產(chǎn)品的動力學(xué)特性來進(jìn)行產(chǎn)品優(yōu)化。以下以機(jī)械產(chǎn)品為花鍵絲桿為例，花鍵絲杠是一種精密的機(jī)械傳動設(shè)備，由花鍵螺母、螺旋螺母、滾珠鏈、循環(huán)機(jī)構(gòu)和絲杠軸組成。它作用在直線運(yùn)動和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動的組合裝置中，廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動化領(lǐng)域的水平多關(guān)節(jié)機(jī)器人、裝配機(jī)器人、加工中心atc(auto tool change，自動換刀)裝置等中。
47.動力學(xué)特性包括機(jī)械機(jī)構(gòu)的運(yùn)動、形變、受力情況等，例如花鍵絲杠工作時鋼球、絲杠軸等零部件的受力變形情況。
48.示例性的，對產(chǎn)品進(jìn)行動力學(xué)分析，分析結(jié)果為該產(chǎn)品的動力學(xué)特性，本實(shí)施例是通過有限元降階模型進(jìn)行動力學(xué)分析的。
49.示例性的，第一載荷數(shù)據(jù)包括花鍵絲桿在一工作工況下的轉(zhuǎn)矩、軸向力、彎矩和機(jī)構(gòu)運(yùn)行軌跡、速度等。對于不同的工作工況，第一載荷數(shù)據(jù)不同，其中，花鍵絲桿以不同的轉(zhuǎn)角、轉(zhuǎn)速和/或加速度進(jìn)行工作時，其處于不同的工作工況。
50.需要說明的是，由于花鍵絲桿為機(jī)械結(jié)構(gòu)，具體為機(jī)械傳動結(jié)構(gòu)，一般地，其用于將絲桿軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)換為螺旋螺母的直線運(yùn)動。可以理解，在不同的轉(zhuǎn)角、轉(zhuǎn)速及加速度下，絲桿軸的旋轉(zhuǎn)情況是不同的，其中，轉(zhuǎn)角為絲桿軸轉(zhuǎn)動的角度，轉(zhuǎn)速為絲桿軸的轉(zhuǎn)動速度，加速度為絲桿軸的加速度。上述轉(zhuǎn)角、轉(zhuǎn)速及加速度可歸類為驅(qū)動參數(shù)，而絲桿軸可通過驅(qū)動電機(jī)來進(jìn)行驅(qū)動，因此，驅(qū)動參數(shù)可通過設(shè)置驅(qū)動電機(jī)的工作參數(shù)來實(shí)現(xiàn)。
51.示例性的，獲取第一載荷數(shù)據(jù)的方式包括兩種：方式一，通過多體動力學(xué)降階模型來獲取；方式二，在花鍵絲桿的實(shí)際使用環(huán)境下采集。
52.對于方式一，本實(shí)施例以動力學(xué)降階模型來實(shí)現(xiàn)基于多體動力學(xué)理論和有限元軟
件的數(shù)值仿真的過程，該動力學(xué)降階模型包括多體動力學(xué)降階模型和有限元降階模型，其中，多體動力學(xué)降階模型用于獲取第一載荷數(shù)據(jù)，有限元降階模型用于獲取動力學(xué)特性，且該第一載荷數(shù)據(jù)為有限元降階模型的輸入，所述獲取待優(yōu)化的產(chǎn)品的第一載荷數(shù)據(jù)，包括：
53.步驟a，獲取待優(yōu)化的產(chǎn)品的仿真驅(qū)動參數(shù)。
54.示例性的，仿真驅(qū)動參數(shù)包括轉(zhuǎn)角、轉(zhuǎn)速和/或加速度，該仿真驅(qū)動參數(shù)用于對多體動力學(xué)降階模型進(jìn)行激勵。可以理解，仿真驅(qū)動參數(shù)可由產(chǎn)品優(yōu)化相關(guān)人員設(shè)置。
55.步驟b，輸入所述仿真驅(qū)動參數(shù)至多體動力學(xué)降階模型，得到所述產(chǎn)品的第一載荷數(shù)據(jù)。
56.示例性的，多體動力學(xué)降階模型在matlab中以框圖的形式進(jìn)行呈現(xiàn)。其中，框圖代表實(shí)現(xiàn)功能的模塊，例如在matlab中存在加法模塊、常數(shù)模塊和顯示模塊，通過這些模塊可以實(shí)現(xiàn)簡易的計(jì)算器功能，即實(shí)現(xiàn)加法運(yùn)算。
57.需要說明的是，相較于在實(shí)際使用環(huán)境下采集第一載荷數(shù)據(jù)的獲取方式，通過多體動力學(xué)降階模型來計(jì)算得到第一載荷數(shù)據(jù)的獲取方式，其獲取過程更加方便，即無需產(chǎn)品優(yōu)化相關(guān)人員在現(xiàn)場進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，并且，還能夠?qū)崿F(xiàn)在短時間內(nèi)獲得大量的數(shù)據(jù)，避免了實(shí)測過程中的等待時間，從而進(jìn)一步提高了產(chǎn)品優(yōu)化過程的效率。
58.對于方式二，其需要人工設(shè)置花鍵絲桿的驅(qū)動參數(shù)、使花鍵絲桿以驅(qū)動參數(shù)進(jìn)行工作以及記錄花鍵絲桿在該驅(qū)動參數(shù)下的載荷數(shù)據(jù)。一般地，相較于通過多體動力學(xué)降階模型來計(jì)算得到第一載荷數(shù)據(jù)的獲取方式，在實(shí)際使用環(huán)境下采集第一載荷數(shù)據(jù)的獲取方式具有更高的數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。
59.示例性的，對于多體動力學(xué)降階模型的構(gòu)建過程，所述輸入所述仿真驅(qū)動參數(shù)至多體動力學(xué)降階模型，得到所述產(chǎn)品的第一載荷數(shù)據(jù)之前，包括：
60.步驟c，獲取所述產(chǎn)品的幾何模型。
61.示例性的，花鍵絲桿的幾何模型為花鍵絲桿的三維cad(computer aided design，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì))模型。在獲取到三維cad模型后，需要將該三維cad模型導(dǎo)入至專門的三維設(shè)計(jì)軟件，以通過三維設(shè)計(jì)軟件對花鍵絲桿進(jìn)行裝配。
62.步驟d，從所述幾何模型中導(dǎo)出所述產(chǎn)品的零部件的stp文件；其中，用于導(dǎo)出stp文件的零部件的數(shù)量少于所述產(chǎn)品的零部件的實(shí)際數(shù)量。
63.在通過三維設(shè)計(jì)軟件裝配花鍵絲桿前，需要從幾何模型中分別導(dǎo)出花鍵絲桿的零部件的stp文件，但無需導(dǎo)出幾何模型中花鍵絲桿的每一個零部件的stp文件，即簡化了對花鍵絲桿中機(jī)械零件進(jìn)行動力學(xué)仿真的過程，優(yōu)化了大量機(jī)械零件接觸行為造成的求解非線性的問題，目的在于實(shí)現(xiàn)從大量零部件接觸的層面進(jìn)行產(chǎn)品優(yōu)化過程的降階，進(jìn)而提高產(chǎn)品優(yōu)化過程的效率。其中，stp為3d圖形文件的格式。
64.示例性的，所述從所述幾何模型中導(dǎo)出所述產(chǎn)品的零部件的stp文件，包括：
65.步驟d1，對所述幾何模型進(jìn)行幾何前處理；所述幾何前處理用于降低所述幾何模型中所述產(chǎn)品的零部件的數(shù)量。
66.幾何前處理是保留花鍵絲桿中關(guān)鍵運(yùn)動零部件的操作，對于非關(guān)鍵運(yùn)動零部件則進(jìn)行刪除或結(jié)構(gòu)合并等方式的處理。其中，關(guān)鍵運(yùn)動零部件包括法蘭(花鍵螺母法蘭、螺旋螺母法蘭)、螺母(花鍵螺母、螺旋螺母)和絲桿軸等；非關(guān)鍵運(yùn)動零部件包括螺栓、銘牌、孔洞、塑料件和線材等。
67.其中，螺栓和螺母可進(jìn)行結(jié)構(gòu)合并處理，銘牌、孔洞、塑料件和線材等則可以刪除。
68.步驟d2，從幾何前處理后的幾何模型中導(dǎo)出所述產(chǎn)品的零部件的stp文件。
69.步驟e，基于所述stp文件構(gòu)建多體動力學(xué)降階模型。
70.通過幾何前處理后的幾何模型對應(yīng)的stp文件來構(gòu)建多體動力學(xué)降階模型，能夠?qū)崿F(xiàn)對關(guān)鍵運(yùn)動零部件的載荷數(shù)據(jù)(即第一載荷數(shù)據(jù))的抽取，而不抽取非關(guān)鍵運(yùn)動零部件的載荷數(shù)據(jù)。
71.示例性的，所述基于所述stp文件構(gòu)建多體動力學(xué)降階模型，包括：
72.步驟e1，接收裝配指令，基于所述stp文件進(jìn)行裝配。
73.在裝配時是通過接收產(chǎn)品優(yōu)化相關(guān)人員輸入的裝配指令來實(shí)現(xiàn)的，裝配的環(huán)境為三維設(shè)計(jì)軟件。
74.需要說明的是，在裝配時，產(chǎn)品優(yōu)化相關(guān)人員還會輸入?yún)?shù)設(shè)置指令，以此為各關(guān)鍵運(yùn)動零部件添加材料屬性、運(yùn)動副和距離(螺旋螺母法蘭與花鍵螺母法蘭之間的固定距離)等參數(shù)。其中，運(yùn)動副包括轉(zhuǎn)動副(螺旋螺母法蘭-螺旋螺母的運(yùn)動副或花鍵螺母法蘭-花鍵螺母的運(yùn)動副)、棱柱副(花鍵螺母-絲桿軸的運(yùn)動副)及絲桿副(螺旋螺母-絲杠軸的運(yùn)動副)。
75.步驟e2，導(dǎo)出裝配后的裝配體文件；所述裝配體文件的格式能夠被matlab識別。
76.步驟e3，基于所述matlab構(gòu)建多體動力學(xué)降階模型。
77.基于matlab構(gòu)建多體動力學(xué)降階模型具體包括以下步驟：調(diào)用matlab讀取裝配體文件并構(gòu)建多體動力學(xué)降階模型，并以框圖的形式在matlab中呈現(xiàn)；接收產(chǎn)品優(yōu)化相關(guān)人員輸入的修正指令及結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)置指令，在matlab中基于該修正指令及結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)置指令對多體動力學(xué)降階模型進(jìn)行調(diào)整。其中，修正指令用于修正關(guān)鍵運(yùn)動零部件的動力學(xué)參數(shù)和運(yùn)動副參數(shù)；結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)置指令用于設(shè)置絲桿軸長度、法蘭直徑等。
78.示例性的，動力學(xué)參數(shù)包括關(guān)鍵運(yùn)動零部件的材料密度、慣性矩、質(zhì)心位置和摩擦系數(shù)等；運(yùn)動副參數(shù)包括轉(zhuǎn)動副中的阻尼、摩擦系數(shù)，絲杠副里面的導(dǎo)程。
79.步驟s120，輸入所述第一載荷數(shù)據(jù)至有限元降階模型，得到所述產(chǎn)品的動力學(xué)特性；所述有限元降階模型是基于訓(xùn)練數(shù)據(jù)集對未訓(xùn)練有限元降階模型進(jìn)行迭代訓(xùn)練得到的。
80.示例性的，未訓(xùn)練有限元降階模型是通過ansys中的結(jié)構(gòu)模型降階模塊構(gòu)建得到的，有限元降階模型用于對花鍵絲桿進(jìn)行結(jié)構(gòu)強(qiáng)度進(jìn)行仿真。
81.示例性的，所述輸入第一載荷數(shù)據(jù)至有限元降階模型，得到所述產(chǎn)品的動力學(xué)特性之前，包括：
82.步驟f，獲取所述訓(xùn)練數(shù)據(jù)集和所述未訓(xùn)練有限元降階模型。
83.示例性的，訓(xùn)練數(shù)據(jù)集的獲取包括兩種方式：方式一，通過有限元模型對第二載荷數(shù)據(jù)進(jìn)行仿真求解，由此得到；方式二，在花鍵絲桿的實(shí)際使用環(huán)境下采集。
84.對于方式一，所述獲取所述訓(xùn)練數(shù)據(jù)集，包括：
85.步驟f1，獲取有限元模型和第二載荷數(shù)據(jù)。
86.示例性的，有限元模型是現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)有限元仿真流程中使用的模型，在構(gòu)建有限元模型時，需要進(jìn)行合理的材料參數(shù)設(shè)置(設(shè)置材料屬性，材料屬性包括材料密度、彈性模量等)、網(wǎng)格剖分(網(wǎng)格拆分)、接觸設(shè)置(摩擦接觸，包括設(shè)置摩擦系數(shù)、過盈量等)、約束與
載荷步設(shè)置(約束為固定約束，載荷步設(shè)置包括分析步長、分析時間等)等操作。
87.可以理解，第二載荷數(shù)據(jù)可以通過上述獲取第一載荷數(shù)據(jù)的獲取方式進(jìn)行獲取，獲取第二載荷數(shù)據(jù)的具體實(shí)施方式與獲取第一載荷數(shù)據(jù)的具體實(shí)施方式基本相同，在此不再贅述。
88.步驟f2，輸入所述第二載荷數(shù)據(jù)至所述有限元模型，得到模型輸出結(jié)果，并將所述第二載荷數(shù)據(jù)和所述模型輸出結(jié)果作為所述訓(xùn)練數(shù)據(jù)集。
89.通過實(shí)測或多體動力學(xué)降階模型仿真的方式，獲取一組花鍵絲桿的關(guān)鍵零部件的載荷樣本(第二載荷數(shù)據(jù))，并將該載荷樣本輸入有限元模型進(jìn)行仿真求解，得到結(jié)果數(shù)據(jù)(模型輸出結(jié)果)。
90.示例性的，在第二載荷數(shù)據(jù)及模型輸出結(jié)果的數(shù)據(jù)量較大時，為減少計(jì)算量，在不影響有限元降階模型的準(zhǔn)確性的基礎(chǔ)上，可對第二載荷數(shù)據(jù)及模型輸出結(jié)果進(jìn)行抽樣(例如拉定超立方抽樣)，并將抽樣后的數(shù)據(jù)作為訓(xùn)練數(shù)據(jù)集。
91.步驟g，基于所述訓(xùn)練數(shù)據(jù)集對所述未訓(xùn)練有限元降階模型進(jìn)行迭代訓(xùn)練，得到更新后的未訓(xùn)練有限元降階模型，并確定所述更新后的未訓(xùn)練有限元降階模型是否滿足預(yù)設(shè)迭代結(jié)束條件；若所述更新后的未訓(xùn)練有限元降階模型滿足所述預(yù)設(shè)迭代結(jié)束條件，則將所述更新后的未訓(xùn)練有限元降階模型作為所述有限元降階模型；若所述更新后的未訓(xùn)練有限元降階模型未滿足所述預(yù)設(shè)迭代結(jié)束條件，則返回基于所述訓(xùn)練數(shù)據(jù)集對所述未訓(xùn)練有限元降階模型進(jìn)行迭代訓(xùn)練步驟，直至所述更新后的未訓(xùn)練有限元降階模型滿足所述預(yù)設(shè)迭代結(jié)束條件。
92.示例性的，預(yù)設(shè)迭代結(jié)束條件為更新后的未訓(xùn)練有限元降階模型的模型準(zhǔn)確率達(dá)到預(yù)設(shè)準(zhǔn)確率閾值或者是迭代訓(xùn)練次數(shù)達(dá)到預(yù)設(shè)次數(shù)閾值。其中，預(yù)設(shè)準(zhǔn)確率閾值和預(yù)設(shè)次數(shù)閾值均可根據(jù)需要進(jìn)行設(shè)置，本實(shí)施例不作具體限定。
93.對于方式二，獲取訓(xùn)練數(shù)據(jù)集的具體實(shí)施方式與上述獲取第一載荷數(shù)據(jù)的具體實(shí)施方式基本相同，在此不再贅述。
94.步驟s130，基于所述動力學(xué)特性，對所述產(chǎn)品進(jìn)行優(yōu)化。
95.花鍵絲桿的動力學(xué)特性可細(xì)分為各關(guān)鍵運(yùn)動零部件的動力學(xué)特性，根據(jù)該動力學(xué)特性可以針對性地得出產(chǎn)品的優(yōu)化方案，并依據(jù)優(yōu)化方案對產(chǎn)品進(jìn)行優(yōu)化。例如花鍵螺母法蘭的受力接近其受力極限，則對花鍵螺母法蘭的材料進(jìn)行更換以提高花鍵螺母法蘭的受力極限；又如絲桿軸的形變接近預(yù)設(shè)形變閾值，則可將絲桿軸的材料更換為抗形變能力更強(qiáng)的材料，以提高絲桿軸的抗形變能力。其中，預(yù)設(shè)形變閾值可根據(jù)需要進(jìn)行設(shè)置，本實(shí)施例不作具體限定。
96.與現(xiàn)有技術(shù)中，在基于多體動力學(xué)理論和有限元軟件進(jìn)行數(shù)值仿真時，由于大量機(jī)械零件接觸行為造成的求解非線性，并且需要建立詳細(xì)的結(jié)構(gòu)有限元模型，使得每一次動力學(xué)仿真十分耗時，導(dǎo)致產(chǎn)品優(yōu)化過程的效率低相比，本技術(shù)通過獲取待優(yōu)化的產(chǎn)品的第一載荷數(shù)據(jù)；輸入所述第一載荷數(shù)據(jù)至有限元降階模型，得到所述產(chǎn)品的動力學(xué)特性；所述有限元降階模型是基于訓(xùn)練數(shù)據(jù)集對未訓(xùn)練有限元降階模型進(jìn)行迭代訓(xùn)練得到的；基于所述動力學(xué)特性，對所述產(chǎn)品進(jìn)行優(yōu)化。本技術(shù)實(shí)現(xiàn)了通過有限元降階模型來對第一載荷數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算得到產(chǎn)品的動力學(xué)特性(即求解得出動力學(xué)特性)，該過程的耗時一般在10s內(nèi)，而基于多體動力學(xué)理論和有限元軟件進(jìn)行數(shù)值仿真的過程的耗時一般在15min，因此，
該過程的耗時要遠(yuǎn)少于基于多體動力學(xué)理論和有限元軟件進(jìn)行數(shù)值仿真的過程的耗時，即本技術(shù)極大地減少了求解得出動力學(xué)特性所需花費(fèi)的時間，從而使得產(chǎn)品優(yōu)化過程的耗時也大大減少，進(jìn)而提高了產(chǎn)品優(yōu)化過程的效率。
97.示例性的，參照圖2，圖2是本技術(shù)機(jī)械產(chǎn)品優(yōu)化裝置較佳實(shí)施例的功能模塊示意圖。本技術(shù)還提供一種機(jī)械產(chǎn)品優(yōu)化裝置，所述裝置包括：
98.第一獲取模塊10，用于獲取待優(yōu)化的產(chǎn)品的第一載荷數(shù)據(jù)；
99.輸入模塊20，用于輸入所述第一載荷數(shù)據(jù)至有限元降階模型，得到所述產(chǎn)品的動力學(xué)特性；所述有限元降階模型是基于訓(xùn)練數(shù)據(jù)集對未訓(xùn)練有限元降階模型進(jìn)行迭代訓(xùn)練得到的；
100.優(yōu)化模塊30，用于基于所述動力學(xué)特性，對所述產(chǎn)品進(jìn)行優(yōu)化。
101.示例性的，所述第一獲取模塊10具體用于：
102.獲取待優(yōu)化的產(chǎn)品的仿真驅(qū)動參數(shù)；
103.輸入所述仿真驅(qū)動參數(shù)至多體動力學(xué)降階模型，得到所述產(chǎn)品的第一載荷數(shù)據(jù)。
104.示例性的，所述第一獲取模塊10還用于：
105.獲取所述產(chǎn)品的幾何模型；
106.從所述幾何模型中導(dǎo)出所述產(chǎn)品的零部件的stp文件；其中，用于導(dǎo)出stp文件的零部件的數(shù)量少于所述產(chǎn)品的零部件的實(shí)際數(shù)量；
107.基于所述stp文件構(gòu)建多體動力學(xué)降階模型。
108.示例性的，所述第一獲取模塊10還用于：
109.對所述幾何模型進(jìn)行幾何前處理；所述幾何前處理用于降低所述幾何模型中所述產(chǎn)品的零部件的數(shù)量；
110.從幾何前處理后的幾何模型中導(dǎo)出所述產(chǎn)品的零部件的stp文件。
111.示例性的，所述第一獲取模塊10還用于：
112.接收裝配指令，基于所述stp文件進(jìn)行裝配；
113.導(dǎo)出裝配后的裝配體文件；所述裝配體文件的格式能夠被matlab識別；
114.基于所述matlab構(gòu)建多體動力學(xué)降階模型。
115.示例性的，所述裝置還包括：
116.第二獲取模塊，用于獲取所述訓(xùn)練數(shù)據(jù)集和所述未訓(xùn)練有限元降階模型；
117.迭代訓(xùn)練模塊，用于基于所述訓(xùn)練數(shù)據(jù)集對所述未訓(xùn)練有限元降階模型進(jìn)行迭代訓(xùn)練，得到更新后的未訓(xùn)練有限元降階模型，并確定所述更新后的未訓(xùn)練有限元降階模型是否滿足預(yù)設(shè)迭代結(jié)束條件；若所述更新后的未訓(xùn)練有限元降階模型滿足所述預(yù)設(shè)迭代結(jié)束條件，則將所述更新后的未訓(xùn)練有限元降階模型作為所述有限元降階模型；若所述更新后的未訓(xùn)練有限元降階模型未滿足所述預(yù)設(shè)迭代結(jié)束條件，則返回基于所述訓(xùn)練數(shù)據(jù)集對所述未訓(xùn)練有限元降階模型進(jìn)行迭代訓(xùn)練步驟，直至所述更新后的未訓(xùn)練有限元降階模型滿足所述預(yù)設(shè)迭代結(jié)束條件。
118.示例性的，所述第二獲取模塊具體用于：
119.獲取有限元模型和第二載荷數(shù)據(jù)；
120.輸入所述第二載荷數(shù)據(jù)至所述有限元模型，得到模型輸出結(jié)果，并將所述第二載荷數(shù)據(jù)和所述模型輸出結(jié)果作為所述訓(xùn)練數(shù)據(jù)集
121.本技術(shù)機(jī)械產(chǎn)品優(yōu)化裝置具體實(shí)施方式與上述機(jī)械產(chǎn)品優(yōu)化方法各實(shí)施例基本相同，在此不再贅述。
122.此外，本技術(shù)還提供一種機(jī)械產(chǎn)品優(yōu)化設(shè)備。如圖3所示，圖3是本技術(shù)實(shí)施例方案涉及的硬件運(yùn)行環(huán)境的結(jié)構(gòu)示意圖。
123.在一種可能的實(shí)施方式中，圖3即可為機(jī)械產(chǎn)品優(yōu)化設(shè)備的硬件運(yùn)行環(huán)境的結(jié)構(gòu)示意圖。
124.如圖3所示，該機(jī)械產(chǎn)品優(yōu)化設(shè)備可以包括處理器301、通信接口302、存儲器303和通信總線304，其中，處理器301、通信接口302和存儲器303通過通信總線304完成相互間的通信，存儲器303，用于存放計(jì)算機(jī)程序；處理器301，用于執(zhí)行存儲器303上所存放的程序時，實(shí)現(xiàn)機(jī)械產(chǎn)品優(yōu)化方法的步驟。
125.上述機(jī)械產(chǎn)品優(yōu)化設(shè)備提到的通信總線304可以是外設(shè)部件互連標(biāo)準(zhǔn)(peripheral componentinterconnect,pci)總線或擴(kuò)展工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)(extended industry standardarchitecture,eisa)總線等。該通信總線304可以分為地址總線、數(shù)據(jù)總線和控制總線等。為便于表示，圖中僅用一條粗線表示，但并不表示僅有一根總線或一種類型的總線。
126.通信接口302用于上述機(jī)械產(chǎn)品優(yōu)化設(shè)備與其他設(shè)備之間的通信。
127.存儲器303可以包括隨機(jī)存取存儲器(random access memory,rmd),也可以包括非易失性存儲器(non-volatile memory,nm)，例如至少一個磁盤存儲器。可選的，存儲器303還可以是至少一個位于遠(yuǎn)離前述處理器301的存儲裝置。
128.上述的處理器301可以是通用處理器，包括中央處理器(central processing unit,cpu)、網(wǎng)絡(luò)處理器(network processor,np)等；還可以是數(shù)字信號處理器(digital signal processor,dsp)、專用集成電路(application specific integrated circuit,asic)、現(xiàn)場可編程門陣列(field-programmable gate array,fpga)或者其他可編程邏輯器件、分立門或者晶體管邏輯器件、分立硬件組件。
129.本技術(shù)機(jī)械產(chǎn)品優(yōu)化設(shè)備具體實(shí)施方式與上述機(jī)械產(chǎn)品優(yōu)化方法各實(shí)施例基本相同，在此不再贅述。
130.此外，本技術(shù)實(shí)施例還提出一種計(jì)算機(jī)可讀存儲介質(zhì)，所述計(jì)算機(jī)可讀存儲介質(zhì)上存儲有機(jī)械產(chǎn)品優(yōu)化程序，所述機(jī)械產(chǎn)品優(yōu)化程序被處理器執(zhí)行時實(shí)現(xiàn)如上所述的機(jī)械產(chǎn)品優(yōu)化方法的步驟。
131.本技術(shù)計(jì)算機(jī)可讀存儲介質(zhì)具體實(shí)施方式與上述機(jī)械產(chǎn)品優(yōu)化方法各實(shí)施例基本相同，在此不再贅述。
132.需要說明的是，在本文中，術(shù)語“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者裝置不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者裝置所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句“包括一個
……”
限定的要素，并不排除在包括該要素的過程、方法、物品或者裝置中還存在另外的相同要素。
133.上述本技術(shù)實(shí)施例序號僅僅為了描述，不代表實(shí)施例的優(yōu)劣。
134.通過以上的實(shí)施方式的描述，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以清楚地了解到上述實(shí)施例方法可借助軟件加必需的通用硬件平臺的方式來實(shí)現(xiàn)，當(dāng)然也可以通過硬件，但很多情況下
前者是更佳的實(shí)施方式。基于這樣的理解，本技術(shù)的技術(shù)方案本質(zhì)上或者說對現(xiàn)有技術(shù)做出貢獻(xiàn)的部分可以以軟件產(chǎn)品的形式體現(xiàn)出來，該計(jì)算機(jī)軟件產(chǎn)品存儲在一個存儲介質(zhì)(如rom/ram、磁碟、光盤)中，包括若干指令用以使得一臺終端設(shè)備(可以是手機(jī)，計(jì)算機(jī)，服務(wù)器，設(shè)備，或者網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等)執(zhí)行本技術(shù)各個實(shí)施例所述的方法。
135.以上僅為本技術(shù)的優(yōu)選實(shí)施例，并非因此限制本技術(shù)的專利范圍，凡是利用本技術(shù)說明書及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運(yùn)用在其他相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，均同理包括在本技術(shù)的專利保護(hù)范圍內(nèi)。
