基于約束滿足和范例推理的機械密封的綠色設(shè)計

孫 偉，孫見君，陳 衛(wèi)，佘寶秋

1 前言

綠色設(shè)計又稱生態(tài)設(shè)計或環(huán)境意識設(shè)計，指的是：在產(chǎn)品的整個生命周期內(nèi)（設(shè)計、制造、運輸、銷售、使用或消費、廢棄處理），以環(huán)境和資源保護為核心，同時也并行地考慮并保證產(chǎn)品應(yīng)有的基本功能、使用壽命、經(jīng)濟性和質(zhì)量等［1］。綠色設(shè)計采用合理的優(yōu)化算法來優(yōu)化整體設(shè)計流程，可以解決傳統(tǒng)設(shè)計模式中常常出現(xiàn)的破壞環(huán)境、浪費資源等問題。

綠色設(shè)計理念，是實現(xiàn)最合理資源配置利用、最小環(huán)境影響、最大經(jīng)濟效益三方面統(tǒng)籌兼顧的有效途徑之一。近年來，國內(nèi)外學(xué)者對綠色設(shè)計方法進行了系統(tǒng)的研究，并提出了大量可靠的綠色設(shè)計優(yōu)化算法，如：李艷萍提出了礦山機械綠色設(shè)計理念，并提出了綠色設(shè)計的幾點基本原則［2］；劉英平提出了對于水利機械綠色設(shè)計成果的評價方法，定性和定量地規(guī)定了評價指標［3］；李偉等利用優(yōu)化算法，對實際工程問題進行了數(shù)學(xué)建模，提出了基于約束滿足的機械產(chǎn)品設(shè)計方法［4］；張雷等則在李偉的基礎(chǔ)上進一步將約束滿足算法與綠色設(shè)計相結(jié)合，提出了綠色約束這一概念［5］。

機械密封作為裝備常用易損部件，需要經(jīng)歷設(shè)計、制造、使用、維護和報廢全過程，欲實現(xiàn)整個過程的綠色化，就需從設(shè)計源頭開始。

本文綜合考慮機械密封功能、結(jié)構(gòu)、工況等因素，引入滿足約束（CSP）和基于范例推理（CBR）2種優(yōu)化算法，通過約束回溯方法求解不同方案的綠色需求滿足度，從而獲得最佳設(shè)計方案。……