机械工程学报 ›› 2026, Vol. 62 ›› Issue (15): 111-125.doi: 10.3901/JME.260490
• 特邀专栏:大模型时代的智能设计与制造 • 上一篇
李扬, 卢泽华, 刘桂源, 朱才朝, 刘怀举
LI Yang, LU Zehua, LIU Guiyuan, ZHU Caichao, LIU Huaiju
摘要: 齿轮传动是航空、风电、新能源等领域中广泛应用且不可替代的核心部件,其设计过程涉及材料、摩擦、几何等多学科耦合分析和多约束优化决策。以大语言模型(Large language models, LLM)为代表的人工智能(Artificial intelligence, AI)正在驱动新一轮科技变革,广泛应用于生物医疗与新材料等领域。然而,由于齿轮传动对设计规范和稳健性要求极高,LLM在该领域尚无成熟应用。基于大语言模型和多智能体协同的齿轮传动智能设计方法,采用分层分布式多智能体架构(Hierarchical multi-agent system, HMAS)结合状态有向图和ReAct推理行为方法,实现对复杂齿轮传动设计任务的全流程控制与参数交互,显著提升输出可靠性和可解释性。该方法可实现需求分析、构型推荐、任务推理规划、元件计算校核、系统集成设计、多目标优化、报告生成、CAD生成等全流程设计任务的自主完成,实现涵盖齿轮、轴承、轴等零部件材料、工艺、结构设计与性能评估等800余项参数的整体方案设计周期缩短至10 min以内。通过航空、风电、新能源汽车等领域中多种复杂构型齿轮传动系统案例测试与评估,本文方法设计性能和鲁棒性优于人工设计,且有效改善了目前大模型普遍存在的参数计算不准、设计依据性与探索性不足等问题,综合能力比主流大模型提升23.91%~53.60%,为AI赋能工业设计树立了新范例。
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