机械设计和评估专家系统的设计与实现
基于人工智能的机械零件设计与选型优化
基于人工智能的机械零件设计与选型优化在现代工业生产中，机械零件的设计与选型优化是至关重要的一环。
随着人工智能技术的发展与应用，利用人工智能技术来进行机械零件设计与选型优化已经成为了一种新的趋势。
本文将详细介绍基于人工智能的机械零件设计与选型优化的方法和应用。
首先，基于人工智能的机械零件设计可以利用机器学习算法来建立零件的设计模型。
通过对大量历史设计数据的分析与学习，机器学习算法可以自动提取出影响零件性能的关键特征，并采用适当的算法来预测新设计参数的最佳取值。
通过这种方法，可以大大减少设计的时间成本和人力资源，提高设计的效率和准确性。
其次，基于人工智能的机械零件选型优化可以利用进化算法和多目标优化算法等智能优化方法进行。
进化算法通过模拟进化过程，将零件的设计参数作为基因进行组合和变异，生成一系列可行的候选解，并通过适应度函数来评价候选解的适应性，最终得到最优解。
多目标优化算法可以同时考虑多个设计目标，通过权衡不同目标之间的矛盾和取舍，找到一组最优解的解集。
这些优化方法可以帮助设计师在设计与选型决策中快速找到最佳方案。
另外，基于人工智能的机械零件设计和选型优化还可以结合专家系统和知识图谱等人工智能技术。
专家系统可以将专家的知识和经验进行形式化，并通过推理和解释等方式为设计师提供辅助决策。
知识图谱可以将机械零件的相关知识进行结构化表示，并通过知识推理和语义搜索等方式帮助设计师进行零件的选型和匹配。
这些人工智能技术的应用可以大大提高机械零件设计和选型的效率和准确性。
此外，基于人工智能的机械零件设计与选型优化还可以结合大数据技术。
大数据技术可以对海量的设计数据和实验数据进行分析和挖掘，从中发现隐藏的规律和关联性。
通过对大数据的分析，可以更加准确地评估不同设计参数对零件性能的影响，并找到更好的设计方案和选型方案。
同时，大数据技术还可以为设计师提供在线的设计与选型工具和数据库，帮助设计师更加方便地进行设计和选型。
第六章专家系统概论
第六章专家系统概论6.1 专家系统的产生和发展6.2 专家系统的基本概念6.3 专家系统的核心技术与学科范畴6.4 专家系统的研究意义和发展趋势6.5 专家系统的基本原理和结构6.6 专家系统的设计原则与讨论6.7 研制专家系统的基本步骤6.8 专家系统的评价标准6.9 专家系统现状与展望第六章专家系统概论人工智能工程系统是人工智能原理的工程应用。
近年来，人工智能工程系统取得了迅速的发展，并正逐渐渗透到社会生活中的各个领域。
各种不同人工智能工程系统的出现，特别是“专家系统”（Expert System）的迅速发展和成功应用，是人工智能从学科的研究走向实际应用，从一般的思维方法的探讨转入专门知识应用的重大突破。
他对社会的生产和科学技术的发展起着重大的作用。
它将引起人类科学体系的变革，使人类社会进入一个全新的时代！专家系统是当前人工智能研究与应用中，富有朝气﹑十分活跃的重要分支。
一方面专家系统是知识表达﹑知识推理和知识获取技术的应用对象，另一方面，专家系统也是研究知识表达﹑知识推理和知识获取的实验环境。
专家系统是基于知识库的知识利用系统，是人工智能的应用工程——“知识工程”的典型代表，专家系统是知识信息处理系统，是新一代计算机——第五代计算机的技术基础，是第二次计算机技术革命。
从数值信息处理转向非数值信息处理（知识信息处理）具有新的转折意义的里程碑。
如果把电子计算机的诞生看成是计算机的第一次革命，那么向新一代智能计算机时代的过渡就是计算机的第二次革命，而专家系统的创始人E. A. Feigenbaum教授曾提出：“专家系统是第二次计算机革命的工具。
”，这是因为在新一代计算机的研制中，专家系统则是其推理的核心部分。
第一节专家系统的产生和发展纵观人类社会科学技术发展史，任何一门新学科的诞生都不是偶然的，皆是前人辛勤努力和前期成果积累的产物。
同样，专家系统的产生是AI从理论研究转向应用研究的一个转折点，它是人类长期以来对智能科学成果同实际问题的求解需要相结合的必然产物，是人类长期探索机器智能的智慧结晶和升华。
人工智能导论课件第6章第4-5节
6.5.2 振动故障诊断的专家系统
• VIBEX专家系统结合了决策表分析（DTA）和DT，决策表分析是通过已知案 例来构建的，而DT是为了做出分类，使用归纳式知识获取过程来构建。 VIBEX DT与机器学习技术相结合，比起ⅤIBEX（VIBration Expert）TBL方 法在处理振动原因和发生概率较高的案例时，其诊断更有效率。人类专家合作 构建DTA，这最终得到了由系统知识库组成的规则集。然后，人们使用贝叶斯 算法计算出规则的确定性因子。
6.5.2 振动故障诊断的专家系统
• 专家系统的重要作用之一是用于故障诊断。在昂贵、高速、关键机械运转的情 况下，故障的早期准确检测非常重要。在机械运转的情况下，异常情况的常见 指标是旋转机械的振动。检测到故障后，维护工程师能够识别症状信息，解释 各种错误信息和指示，并提出正确的诊断。换句话说，识别可能导致故障的组 件以及组件失败的原因。
人工智能导论
Introduction to artificial intelligence
• （1）规划——在这个阶段，根据所有可能的原子构型的集合中和质谱推导出 的约束一致的原子构型集合，还原出答案。应用约束，选择必须出现在最终结 构中的分子片段，剔除不能出现的分子片段。
• （2）生成——使用名为CONGEN的程序来生成可能的结构。“它的基础是组 合算法（具有数学证明的完整性以及非冗余生成性）。组合算法可以产生所有 在拓扑上合法的候选结构。通过使用‘规划’过程提供的约束进行裁剪，引导 生成合理的集合（即满足约束条件的集合），而不是巨大的合法集合。”
焦化生产辅助专家系统的设计与实现
Ｌ ｈ Ｍｉ（ ｉｎｉ ｉＣ ｕ Ｔ ａｊｎ№ ３Ｇａ ｒｓ ｓＷｏｋ
（ ）焦 炭 及 化 工产 品产 量 的助专 家系 统 主要 包括 ：焦炭 质量预 测 、配 煤 比的辅 助决 策 、焦炭 及 化工产 品产 量预测 以及行 业信息 检 索功 能 。 （ ）焦 炭 质 量预 测 。 在 生产 状 况 稳定 的条件 １ 下 ，通 过人 炉煤 的质 量预 测焦 炭 的质 量 ，即 ：将人 炉 煤 的质量指 标 输入 系统 ，并 在 推理机 的作 用下 ， 通 过 相 应 的预 测模 型 （ 生产 状 况 不 同， 预测 模 型不 同 ） ，预测 出 焦炭 的质量 。而建 立预 测焦炭 质量 的 数 学模 型 ，就是 建立 焦炭 质量 指标 与煤 炭指 标和 工 艺 条件 之问 的 函数关 系 。常 规焦 炭质量 指标 主要 是 机 械 强度 、灰分 和硫 分 。本 系统 采用 如下线 性规 划 数学模 型 。该模 型 以配合 煤 最低 成本 为 目标 函数 ，
１ 系统 的 总 体 设 计
系统 的 总体 设计 是软 件 的关键 ，总体设 计 的好 坏直 接影 响着 软 件 的生命 力 。根据 配煤 系统 的要 求 和特 点 ，系统 采 用模 块化 的结 构设计 方 法 ，按功 能 划分 模块 ，每个 模块 相对 独 立 ，便 于系 统维 护和 扩
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焦化 生产辅助专家 系统 的设计 与实现
高 凯 （ 鞍钢职工大学） 李春利 （ 天津第三煤气厂） 徐海平 （ 山焦化 耐 火材料设 计 研 究总院 ） 鞍
专家系统概述
（4）知识的检测
• 在上述建立知识库的过程中，无论哪一步 出现错误，都会直接影响到专家系统的性 能。因此，必须对知识库进行检测，以便 尽早发现和纠正可能出现的错误。检测的 主要任务是知识库中知识的一致性和完整 性。
• •
知识库及其管理系统
• 知识库：是知识的存储机构，用于存储领 域内的原理性知识、专家的经验性知识， 有关事实等。 知识来源于获取机构；为推理机提供知识。 知识库管理系统：负责对知识库中的知识 进行组织，检索、维护等。
• •
推理机
• 是“思维”机构，是构成专家系统的核心 部分。任务是模拟领域专家的思维过程， 控制并执行对问题的求解。 推理机的性能与知识的表示方式及组织方 式有关，与知识的内容无关，有利于推理 机与知识库的独立。 推理机的搜索策略使用了与领域有关的启 发性知识。为了保证推理机与知识库的独 立性，采用元知识来表示启发性知识。
– 特点：在给定限制条件下能给出最佳或较佳设 计方案。
4.专家系统的分类
(5)规划型：按给定目标拟定总体规划、行动 计划、运筹优化等的一类专家系统。
– 特点：在给定的约束条件下能以较小的代价达 到给定的目标。
(6)控制型：对各种大型设备及系统实现控制 的一类专家系统。一般有数字和非数字两 种模式。
2.专家系统的基本特征
7) 具有实用性
– 专家系统是根据领域问题的实际需求开发的。
8) 具有一定的复杂性及难度
– 专家系统拥有知识，能运用知识进行推理，以 模拟人类求解问题的思维过程。 – 知识—丰富。 – 思维—多种多样。
平行分度凸轮机构设计专家系统的开发及三维运动仿真
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郝彩红等： 平行分度 凸轮机构设计专家系统的开发Ｘ ２ 维运动仿真 ． －
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第１ 期 ２０ ０ ７年 １月
文章 编号 ： ０ — ９ ７ ０ ７ １ ０６ — ２ １ １３９（ ０） —０ ５０ ０ ２ ０
机 械设 计 与 制造
Ｍａ ｈｎ ｒ Ｄｅ ｉｎ ｃ ｉｅｙ ｓ ｇ ＆ Ｍａ ｕａ ｔｒ ｎ ｆｃｕ ｅ 一６ ５一
可靠性和易于调整 ， 高了机构产品的设计质量及效率。 提
关键词 ： 专家系统 ； 平行分度凸轮机构 ； 运动仿真 ； 二次开发
【 ｂｔ ｃ】 ｅ】 ａｄｓ ｕ ｔｎＥｐ ｒ 把 ｒ ａ ｌｌｉ ｅｉ ａｔｍ ｃａｉ ｓ Ａ ｓ ａｔ Ａ ｄｓ ｎ ｉ ｌｉ ｘｅ ｒ ｍ ａｏ ｔ跏 ｍｆ ｒ ｌ ｎ ｘ ｇｃｎ ｅｈｎｓ ｏ ｐ ａｅ ｄ ｎ ｍ
【 摘要 】 基于对 ＡｕＣ Ｄ与 ＰｏＥ的二 次开发及综合运用 ， 了平行分度 凸轮机构 的设 ｔｏ Ａ ｒ／ 开发 计专家系统 ， 并实现 了运动仿真。 系统给 出了界面友好 的参数输入对话框 ， 该 能够完成机构参数
的自 动综合和凸轮轮廓的 自 生成 ， 动 实现 了直接在 ＰｏＥ环境下进行仿真。 系统具有直观性、 ｒ／ 该
平行分度 凸轮机构设 计 专 家 系统 的开发 及三 维运 动仿 真 六
郝彩红 尹明富 （ 天津工业大学 机械 电子学院， 天津 ３０ ６ ） ０ １０
Ａ ｅ ｉｎａ ｄ ｓｍｕａｉｎｅ ｐ ｒ ｓ ｓｅ ｆ ｒｐ ｒ ｌ ｌｎ ｅ ｉｇｃ ｍ ｃ ａ ｉｍｓ ｄ ｓｇ ｎ ｉ ｌｔ ｘ ｅｔ ｙ ｔ ｍ ｏ ａ ａｌ ｄ ｘｎ ａ ｍｅ ｈ ｎｓ ｏ ｅｉ
第二章 机械的设计与相关课程简介
图样总数可能达到数百、数千张。
近数十年来，社会需求呈现多样化的趋势，产品更 新速度加快。如果设计速度慢，就会贻误商机，造成不 可弥补的经济损失。 提高设计速度成为设计方法革新的最主要的目标。
计算机辅助设计
运算快速准确 逻辑判断功能强 存储量大 优越性：
辅助设计者 进行设计
提高效率，缩短设计周期，加快产品更新换代，增强市 场竞争能力。
制造成本
简化结构 选用适当的材料 确定合理的加工精度 标准化、系列化和通用化 降低机械的能量损失 考虑到维修的方便性和经济性
使用成本
设计阶段的工作如何，就基本上决定了一 个产品成本的高低。
4．社会性要求
所设计的产品不应对人、环境和社会造成
消极影响。
数控加工中心
操作者的安全性和舒适性
机械的造型和色彩美观、大方、宜人
运动和力的 传递方式
外观
设计计算书
全套图样
使用说明书
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机械设计的基本要求
功能性要求 可靠性要求
经济性要求
社会性要求
1．功能性要求
机械产品必须完成规定的功能。 机械的功能可表达为一个或几个功能指标。
z向进给机构
例：电池自动分拣机
输送装置 机械手
主要功能指标： 每分钟分拣电池的个数。
主要依靠经验，通 过类比方法进行 方案设计 有系统的理论 方法，但往往 只能近似满足 运动学要求
主要依赖于设计者 的灵感 创造性 受到计算手段 的制约，分析 较简单。
运动学分 动力学分 析与设计 析与设计 零件工作 能力设计 结构设计
常将复杂问题简化，得出近 似公式或经验公式。一般按 静载荷计算，引入动载系数
方案设计
机械创新设计简介
第十三章机械创新设计简介第一节概述第二节常用的创造性思维模式和方法第三节机械的创新设计第四节产品造型创新设计简介第一节概述一、创新设计的概念机械创新设计MCD（Mechanical Creative De sign）是指更充分地发挥设计者的创造力和智慧，利用人类已有的相关科学理论、方法和原理，以及最新科技成果，在现代设计理论和方法的指导下，进行新的构思、设计出新颖、有创造性及实用性的机构或机械产品（装置）的一种实践活动。
开发设计创新设计变异设计反求设计开发设计:从提出方案到完成设计全过程都是全新的、探索性的，创造设计出新机器、新产品，以满足新的生产和生活的需要。
变异设计:在已有产品的基础上，针对原有产品存在的缺或新的功能要求，从工作原理、机构、结构、参数、尺寸等方面进行一定的变异，改进机械产品的技术性能、可靠性、经济性和适用性，设计出新产品以适应市场需求。
反求设计:针对已有的先进产品或设计，进行深入分析研究，探索掌握其关键技术，在消化、吸收的基础上，开发出同类型的创新产品。
无论哪种创新设计都要求设计师在设计环节上突破常规惯例，追求与前人、众人不同的的方案，提出新原理、新方法、新机构、新形式、新材料等，在求异是寻求创新，将设计者的智慧具体物化在整个设计过程中。
二、机械创新设计与常规机械设计以及创造发明的关系1.机械创新设计与常规机械设计常规机械设计过程一般可以分为这样4个阶段：（1）机械总体方案设计设计者根据设计任务书的要求，广泛收集同类机械或相近机械的性能参数，使用情况、优缺点等技术资料和数据，而后进入机械总体方案设计阶段。
机械总体方案设计在很大程度上决定了未来机械的面貌，对机械的性能、成本影响很大。
（2）机械的运动设计机械运动设计的内容包括：机构主要尺寸的确定、机械运动参数的分析、传动比的确定与分配等。
（3）机械的动力设计在运动设计的基础上，确定作用在机械系统各构件上的载荷并进行机械的功率和能量计算。
实践教学典型案例分析(3篇)
第1篇一、背景介绍实践教学是高等教育的重要组成部分，它旨在通过实际操作、现场体验等方式，让学生在真实或模拟的情境中学习知识、提升技能。
本文将以某高校机械工程专业的一次实践教学案例为切入点，分析其实践教学的成功经验与不足，以期为我国高等教育实践教学提供借鉴。
二、案例介绍某高校机械工程专业在2019年秋季学期开展了一次为期两周的实践教学活动，旨在让学生了解机械设计的基本原理和实际应用。
本次实践教学活动包括以下内容：1. 实验室参观：组织学生参观机械设计实验室，了解实验室的基本设施和设备。
2. 机械设计课程设计：学生分组进行机械设计课程设计，从需求分析、方案设计、图纸绘制、制作模型等环节进行实践。
3. 实际生产参观：组织学生参观当地知名机械制造企业，了解企业生产流程和实际应用。
4. 专家讲座：邀请机械设计领域的专家为学生进行专题讲座，分享实践经验。
三、案例分析1. 成功经验（1）实践教学与课程内容紧密结合：本次实践教学活动紧密结合机械设计课程内容，使学生在实际操作中巩固所学知识。
（2）注重学生团队协作能力培养：通过分组进行课程设计，培养学生的团队协作精神和沟通能力。
（3）实际生产参观与理论相结合：通过参观企业，让学生了解实际生产流程，将理论知识与实际应用相结合。
（4）专家讲座拓展学生视野：邀请专家进行讲座，使学生了解行业动态，拓展知识面。
2. 不足之处（1）实践教学时间较短：两周的实践教学时间相对较短，学生无法充分消化吸收所学知识。
（2）实验设备不足：部分实验室设备老化，影响了实践教学效果。
（3）师资力量不足：部分教师实践经验不足，难以满足实践教学需求。
（4）学生参与度不高：部分学生认为实践教学与课程内容无关，参与度不高。
四、改进措施1. 延长实践教学时间：根据课程特点和实际情况，适当延长实践教学时间，让学生有更多时间进行实践操作。
2. 加强实验设备更新：加大实验设备投入，提高实验设备水平，为学生提供更好的实践条件。
机械设计制造及其自动化专业自评报告专业评估自评报告
专业评估自评汇报 学 院： 机械工程学院 专 业： 机械设计制造及其自动化 负 责 人： 舒小平 乔斌
二零一四年七月 1 规划与实行 1.1 专业设置 机械设计制造及其自动化本科专业设置于1985年，1993年获工学学士学位授予权。2023年成为淮海工学院特色专业，2023年成为江苏省特色专业。所对应“机械制造及其自动化”二级学科，通过2023～2023年建设通过江苏省重点建设学科验收，并进入第二轮建设（2023～2023年）； 2023年10月，“机械工程”一级学科入选江苏省重点（培育）学科。2023年 以机械设计制造自动化为关键专业旳机械类专业成为江苏省十二五重点专业。2023年机械工程一级学科成为硕士授权学科。
1.2 专业定位与发展目旳 淮海工学院地处苏北，是连云港市唯一旳省属一般高等学校。在刚刚召开旳第三次党代会上学校明确提出了建设海洋特色鲜明、区域优势明显、多科协调推进、重视实践应用、服务地方发展旳综合性大学旳奋斗目旳。基于学校旳发展定位形成了我专业旳定位与发展目旳 专业定位：建立以服务地方主导产业发展为主旳学科专业构造。逐渐形成与江苏省、连云港市优势产业、装备制造业紧密关联，构造合理、特色鲜明旳学科专业体系。 服务定位:立足连云港、服务江苏、辐射全国，努力为区域经济建设、科技进步和社会发展做出奉献。 培养目旳定位：适应社会主义建设需要，培养具有机械设计与制造旳基本知识及应用能力，能在机械制造领域从事设计制造、科技开发、应用研究、运行管理和经营销售等方面工作旳应用型高级工程技术人才。 发展目旳定位：力争到“十三五”末期，抵达江苏省同类院校领先水平，在国内有一定影响。
1.3培养目旳与社会需求旳接轨状况 制造业、尤其是装备制造业是连云港市重点发展旳支柱产业之一。2023年终，连云港市装备制造业成为首个千亿产业集群。目前，连云港市规模以上装备制造企业近400家，占全市规模以上企业数旳两成多，产值过亿元旳装备制造企业有60多家，装备制造企业旳规模和总量都在迅速增长。有15家企业为国家高新技术企业，这些企业研发了碳纤维制造设计、5MW大功率叶片、工程钻机、煤矿连采设备迅速搬运车和MW级风电机组智能独立变桨控制系统等一批弥补国内空白旳重大技术装备、高新技术产品和高新技术，装备行业旳创新能力明显增强。在连云港旳装备行业旳产业格局已经形成，培育了连云港市开发区风电装备、连云港市开发区汽车级零部件生产、灌河船舶修造、海州区工程机械和纺织机械制造、海州区电力辅机及矿山救援装备等一批装备制造产业基地，已经初步形成了新能源、流体装备、电力辅机、特种车辆以及纺织后处理装备为主旳产业集群，形成了巨大旳市场集聚效应。 不过，与苏中、苏南相比，在装备制造业中所拥有旳重大投资项目、重点产业布局及重点领域骨干企业有很大旳差距，连云港乃至苏北地区旳装备制造业旳迅速发展必将扩大对应用型高级工程技术人才旳需求，为江苏沿海开发提供大量旳工程技术人才是我专业建设旳明确方向。 1.4 建设思绪与举措 （1）培养方案旳制定 目前我专业培养方案构造合理，与培养目旳旳定位相一致。总结推广全面学分制及“大类培养”改革成果，创新培养模式，调整课程体系，改革教学措施，切实体现应用型人才培养特色。构建“通识课程+主干课程+实践环节”旳课程体系，先后制定了2023、2023版人才培养方案，形成了特色明显旳应用性旳教学内容新体系，用于指导理论和实践教学活动，在新旳培养方案中加大实践教学旳，强化实践教学比例。课程设计环节以强化实践动手能力旳培养，改善试验课内容，减少验证性试验，增长设计性，综合性试验。 此外，毕业资格进行审核时，规定毕业生至少获得包括AutoCAD应用技能证书、Pro/E应用技能证书、UG应用技能证书、数控技能证书在内旳4个证书中旳1个方可毕业。 （2）教学大纲旳制定 结合该专业培养目旳，邀请专家进行论证，三年内对既有教学大纲进行完善和修订，根据教学计划来体现培养目旳，突出对学生能力培养旳实践性教学内容，包括设计性、综合性试验、课程设计、毕业设计等。 （3）课程建设 以培养具有实践经验旳应用型人才为目旳，抓好课程建设。重点建设专业主干课程，更新教学内容、优化课程知识体系，通过开展重点课程旳建设也带动了其他有关课程教学改革。 （4）师资队伍旳建设 师资队伍建设规划目旳明确，采用国内外高校进修。访学、短期培训、攻读博士后等多种渠道提高教师素质，到2023年末使专业教师数抵达36人左右。具有硕士学位以上旳教师比例抵达80%以上。具有高级职称教师比例抵达85%以上，从企事业单位聘任兼职教师，鼓励教师在校企间流动，优化教师构造，努力使具有工程背景旳教师比例1/3以上。新入选青蓝工程、333工程、六大人才高峰等人才项目3人以上。 （5）试验条件旳完善 购置试验设备，完善试验室设备、保证试验项目旳开出率抵达100%。在中央支持地方高校发展基金、省重点培育学科建设经费旳支持下，深入完善试验条件。 （6）实习基地旳创立 建设完毕省级试验教学与实践教育中心“先进制造技术与装备实践教育中心”， 建设国家级大学生实践教学基地，构建灵活先进旳实践教学体系，校企合作承担从专业认识实习、生产实习，到毕业实习、毕业设计旳重要实践教学任务。加强与当地大型机械、机电装备制造企业合作，寻求拓展新旳校外实习基地，力争在2023年使校外实践教学基地总数达15个以上，满足包括所有课程旳实践教学需要在内旳所有实践教学环节旳需要。