本项目通过对设计与绘图一体化技术的研究，将专家系统的思想运用于颚式破碎机的设计中，结合CAD技术，在Solid Works平台上利用VB软件建立了颚式破碎机数字化开发平台，实现了颚式破碎机的快速三维参数化设计。
1、平台功能结构
颚式破碎机数字化开发平台的功能结构如图1所示。
该平台包括操作系统、数据库及管理系统、专家系统、用户交互界面、设计计算及强度校核、腔形设计、动力学参数设计、优化设计、数据接口和参数化绘图等模块。设计者由用户输入界面输入颚式破碎机的初始参数后，在专家系统中进行方案设计，然后再进行常规的设计计算、强度校核等设计步骤，最终完成颚式破碎机的设计。
2、系统设计方法
2.1采用VB编程
平台采用Microsoft公司的VB( Visual Basic)进行开发。VB是运行在Windows环境下的一种可视化编程语言，规则简单，功能齐全，使用方便，与各种CAD软件有二次开发的接口，是数字化开发平台的首选软件。
Solid Works提供了API( Application Program-ming Interface，应用程序开发接口)，是Solid Works的OLE（Object Linking and Embedding，对象的链接与嵌入）应用程序开发接口，它由大量的对象、方法、属性以及事件组成，可以在Solid Works API的基础上，使用VB语言并结合专家系统的思想对Sol-id Works进行二次开发，最终建立颚式破碎机数字化开发平台的各个功能模块。
2.2基于专家系统的方案设计
专家系统使用了基于知识的程序设计方法，主要由知识库、推理机、解释模块及用户界面组成，系统结构如图2所示。
知识库存储着领域的专门知识和通用知识，包含了大量的破碎机设计案例，集成了教材及领域设计专家的知识。知识的表示采用产生式表示法；知识的获取采用向颚式破碎机行业中的专家提问，接受专家教导的方式，并将前人积累的知识输入到系统中。
解释程序能够向用户解释专家系统的行为，包括解释推理结论的正确性以及系统输出其它候选解的原因。
推理机根据初始条件进行正向或反向逻辑推理。推理机根据颚式破碎机的设计要求和工作条件，从数据库出发，调用知识库中的相应知识，经过推理机制的推理来获得满足要求的设计方案。
数据库是专家系统和平台系统模块之间的数据交换场所，它也保存着设计过程中的所有有用数据，并通过数据库管理软件对其进行管理和维护。
知识库的维护模块主要对系统中的知识库进行修改和扩充。
开发平台的专家系统根据破碎量、工作环境、物料的硬度等初始数据，给出整个颚式破碎机及动颚、定颚、齿板、液压、润滑、电气等部件的结构方案。
2.3优化设计的建模
颚式破碎机结构尺寸参数优化设计的目标是实现破碎机生产能力高、功耗低、质量轻、磨损少。有2种方法可以实现这些目标，一种是以求生产能力最大化为目标函数，其他要求用性能约束条件来控制；一种是按上述4项要求建立综合目标函数，以加权因子来反映不同要求的重要性。这2种方法可以得到相近的结果，而第1种方法只需单目标优化，可以避免第2种方法在多目标优化中因各目标函数值量级及重要程度上的差别而产生的确定加权因子的困难。
使用复合形法对以上优化问题求解。首先随机给出K个设计变量值Xi（i=l，2，3，…，K；K为复合形的顶点数），在n维设计空间内，由这K(K≥n+1)个设计变量构成1个多面体，然后在这个n维设计空间的约束可行域内对复合形各顶点的目标函数值逐一进行比较，不断地去掉最坏点，代之以既能使目标函数值有所下降，又能满足所有约束条件的新点，逐步趋向于最优点。复合形法应该满足第1个复合形在约束可行域内生成，否则目标函数无解。
求解结束后其结果可以在仿真模块中进行初步校验。仿真模块以动画的方式按照计算出的尺寸进行运动仿真，可以得到任何一个位置的进料口水平行程、排料口水平行程、排料口行程比。
在专家系统确定设计方案以后，优化程序能够完成对各种参数的详细设计，并利用有限元程序和系统仿真程序作进一步的分析。除了进行颚式破碎机机构尺寸参数的优化设计外，还可进行腔形的优化设计，其方法类同，仅需要建立不同的变量、目标函数、约束条件。
2.4参数化绘图
颚式破碎机的各种设计参数将保存在数据库中，最后通过参数化绘图功能模块从数据库中读取颚式破碎机的尺寸参数，在Solid Works中直接建模，生成三维实体，再利用Solid Works的工程图设计模块生成二维图，当然也为进一步的静力、运动与动力分析建立了基础。
2.5用户界面与数据接口
颚式破碎机数字化开发平台的人机界面以对话框为主要形式，配合了一些菜单。平台支持并行设计。由于是在同一数据库基础上进行集成，所以可以多人同时设计，而且具有现场保存功能，每一步计算的所有数据均保存到数据库，为下个设计过程打好基础。
颚式破碎机数字化开发平台有一个很好的数据接口模块。利用这个数据接口可以与其他的CAD/CAM/CAE软件共享数据，为以后的各种分析、仿真、虚拟制造提供一条快捷的通道。在完成颚式破碎机的参数设计后，必须对它进行静力、运动与动力分析。利用有限元和多体动力学技术完成这些分析，大大提高了设计的精度，同时也为颚式破碎机再设计提供了数值依据。
平台使用Solid Works提供的Cosmos和CosmosMotion软件进行静力、运动与动力分析，在SolidWorks软件的环境中实现了设计分析一体化，也可以通过数据接口模块将Solid Works中破碎机的三维模型数据转换成Adams和Nastran的文件格式，还可以方便地读取MSC返回的数据，实现数据的交换与共享。在分析过程中可以将大量非直观的、离散的数据按需要整理成直观的、易于比较的图形（如应力、应变、位移图）、曲线（等值曲线图）、动画（随时间变化的运动轨迹），并将数据存储在数据库中，也可以将整个三维模型和约束关系导人虚拟现实系统中，在VR设备的辅助下进行虚拟制造、装配和运行。图5显示了在Adams软件中进行运动学和动力学分析的结果。如果在分析过程中发现设计有不合理处，则返回相应处再次设计，直到设计符合要求。
3、结语
颚式破碎机数字化开发平台通过人工智能进行方案设计，可对结构进行系统的参数优化，使用方便简单，实现了设计、绘图、虚拟制造的一体化。实践证明平台设计可靠，效率高，设计的颚式破碎机满足要求。
