本項目通過對設計與繪圖一體化技術的研究，將專家系統的思想運用于顎式破碎機的設計中，結合CAD技術，在Solid Works平臺上利用VB軟件建立了顎式破碎機數字化開發平臺，實現了顎式破碎機的快速三維參數化設計。
1、平臺功能結構
顎式破碎機數字化開發平臺的功能結構如圖1所示。
該平臺包括操作系統、數據庫及管理系統、專家系統、用戶交互界面、設計計算及強度校核、腔形設計、動力學參數設計、優化設計、數據接口和參數化繪圖等模塊。設計者由用戶輸入界面輸入顎式破碎機的初始參數后，在專家系統中進行方案設計，然后再進行常規的設計計算、強度校核等設計步驟，最終完成顎式破碎機的設計。
2、系統設計方法
2.1采用VB編程
平臺采用Microsoft公司的VB( Visual Basic)進行開發。VB是運行在Windows環境下的一種可視化編程語言，規則簡單，功能齊全，使用方便，與各種CAD軟件有二次開發的接口，是數字化開發平臺的首選軟件。
Solid Works提供了API( Application Program-ming Interface，應用程序開發接口)，是Solid Works的OLE（Object Linking and Embedding，對象的鏈接與嵌入）應用程序開發接口，它由大量的對象、方法、屬性以及事件組成，可以在Solid Works API的基礎上，使用VB語言并結合專家系統的思想對Sol-id Works進行二次開發，最終建立顎式破碎機數字化開發平臺的各個功能模塊。
2.2基于專家系統的方案設計
專家系統使用了基于知識的程序設計方法，主要由知識庫、推理機、解釋模塊及用戶界面組成，系統結構如圖2所示。
知識庫存儲著領域的專門知識和通用知識，包含了大量的破碎機設計案例，集成了教材及領域設計專家的知識。知識的表示采用產生式表示法；知識的獲取采用向顎式破碎機行業中的專家提問，接受專家教導的方式，并將前人積累的知識輸入到系統中。
解釋程序能夠向用戶解釋專家系統的行為，包括解釋推理結論的正確性以及系統輸出其它候選解的原因。
推理機根據初始條件進行正向或反向邏輯推理。推理機根據顎式破碎機的設計要求和工作條件，從數據庫出發，調用知識庫中的相應知識，經過推理機制的推理來獲得滿足要求的設計方案。
數據庫是專家系統和平臺系統模塊之間的數據交換場所，它也保存著設計過程中的所有有用數據，并通過數據庫管理軟件對其進行管理和維護。
知識庫的維護模塊主要對系統中的知識庫進行修改和擴充。
開發平臺的專家系統根據破碎量、工作環境、物料的硬度等初始數據，給出整個顎式破碎機及動顎、定顎、齒板、液壓、潤滑、電氣等部件的結構方案。
2.3優化設計的建模
顎式破碎機結構尺寸參數優化設計的目標是實現破碎機生產能力高、功耗低、質量輕、磨損少。有2種方法可以實現這些目標，一種是以求生產能力最大化為目標函數，其他要求用性能約束條件來控制；一種是按上述4項要求建立綜合目標函數，以加權因子來反映不同要求的重要性。這2種方法可以得到相近的結果，而第1種方法只需單目標優化，可以避免第2種方法在多目標優化中因各目標函數值量級及重要程度上的差別而產生的確定加權因子的困難。
使用復合形法對以上優化問題求解。首先隨機給出K個設計變量值Xi（i=l，2，3，…，K；K為復合形的頂點數），在n維設計空間內，由這K(K≥n+1)個設計變量構成1個多面體，然后在這個n維設計空間的約束可行域內對復合形各頂點的目標函數值逐一進行比較，不斷地去掉最壞點，代之以既能使目標函數值有所下降，又能滿足所有約束條件的新點，逐步趨向于最優點。復合形法應該滿足第1個復合形在約束可行域內生成，否則目標函數無解。
求解結束后其結果可以在仿真模塊中進行初步校驗。仿真模塊以動畫的方式按照計算出的尺寸進行運動仿真，可以得到任何一個位置的進料口水平行程、排料口水平行程、排料口行程比。
在專家系統確定設計方案以后，優化程序能夠完成對各種參數的詳細設計，并利用有限元程序和系統仿真程序作進一步的分析。除了進行顎式破碎機機構尺寸參數的優化設計外，還可進行腔形的優化設計，其方法類同，僅需要建立不同的變量、目標函數、約束條件。
2.4參數化繪圖
顎式破碎機的各種設計參數將保存在數據庫中，最后通過參數化繪圖功能模塊從數據庫中讀取顎式破碎機的尺寸參數，在Solid Works中直接建模，生成三維實體，再利用Solid Works的工程圖設計模塊生成二維圖，當然也為進一步的靜力、運動與動力分析建立了基礎。
2.5用戶界面與數據接口
顎式破碎機數字化開發平臺的人機界面以對話框為主要形式，配合了一些菜單。平臺支持并行設計。由于是在同一數據庫基礎上進行集成，所以可以多人同時設計，而且具有現場保存功能，每一步計算的所有數據均保存到數據庫，為下個設計過程打好基礎。
顎式破碎機數字化開發平臺有一個很好的數據接口模塊。利用這個數據接口可以與其他的CAD/CAM/CAE軟件共享數據，為以后的各種分析、仿真、虛擬制造提供一條快捷的通道。在完成顎式破碎機的參數設計后，必須對它進行靜力、運動與動力分析。利用有限元和多體動力學技術完成這些分析，大大提高了設計的精度，同時也為顎式破碎機再設計提供了數值依據。
平臺使用Solid Works提供的Cosmos和CosmosMotion軟件進行靜力、運動與動力分析，在SolidWorks軟件的環境中實現了設計分析一體化，也可以通過數據接口模塊將Solid Works中破碎機的三維模型數據轉換成Adams和Nastran的文件格式，還可以方便地讀取MSC返回的數據，實現數據的交換與共享。在分析過程中可以將大量非直觀的、離散的數據按需要整理成直觀的、易于比較的圖形（如應力、應變、位移圖）、曲線（等值曲線圖）、動畫（隨時間變化的運動軌跡），并將數據存儲在數據庫中，也可以將整個三維模型和約束關系導人虛擬現實系統中，在VR設備的輔助下進行虛擬制造、裝配和運行。圖5顯示了在Adams軟件中進行運動學和動力學分析的結果。如果在分析過程中發現設計有不合理處，則返回相應處再次設計，直到設計符合要求。
3、結語
顎式破碎機數字化開發平臺通過人工智能進行方案設計，可對結構進行系統的參數優化，使用方便簡單，實現了設計、繪圖、虛擬制造的一體化。實踐證明平臺設計可靠，效率高，設計的顎式破碎機滿足要求。
