第5章 结构优化的灵敏度分析

机械优化设计大作业2011 - 副本

宁波工程学院机械工程学院 机械优化设计大作业 班级 姓名 学号 教师

机械优化设计大作业 1.题目 行星减速器结构优化设计 NGW型行星减速器应用非常广泛。 1.1结构特点 (1)体积小、重量轻、结构紧凑、传递功率大、承载能力高; (2)传动效率高,工作高; (3)传动比大。 1.2用途和使用条件 某行星齿轮减速器主要用于石油钻采设备的减速,其高速轴转速为1300r/min;工作环境温度为-20℃~60℃,可正、反两向运转。 按该减速器最小体积准则,确定行星减速器的主要参数。 2.已知条件 传动比u=4.64,输入扭矩T=1175.4N.m,齿轮材料均选用38SiMnMo钢,表面淬火硬度HRC 45~55,行星轮个数为3。要求传动比相对误差02 ?u。 .0 ≤ 弹性影响系数Z E=189.8MPa1/2;载荷系数k=1.05; 齿轮接触疲劳强度极限[σ]H=1250MPa; 齿轮弯曲疲劳强度极限[σ]F=1000MPa; =2.97;应力校正系数Y Sa=1.52; 齿轮的齿形系数Y Fa 小齿轮齿数z取值范围17--25;模数m取值范围2—6。 注: 优化目标为太阳轮齿数、齿宽和模数,初始点[24,52,5]T

3.数学模型的建立 建立数学模型见图1,即用数学语言来描述最优化问题,模型中的数学关系式反映了最优化问题所要达到的目标和各种约 束条件。 3.1设计变量的确定 影响行星齿轮减速器体积的独立参数为中心轮齿数、齿宽、模数及行星齿轮的个数,将他们列为设计变量,即: x=[x 1 x 2 x 3 x 4 ]T=[z 1 b m c]T [1] 式中:z 1ˉ ̄ 太阳轮齿数;b―齿宽(mm);m—模数(mm);行星轮的个数。通常情况下,行星轮个数根据机构类型以事先选定,由已知条件c=3。这样,设计变量为: x=[x 1 x 2 x 3 ]T=[z 1 b m]T [1] 3.2目标函数的确定 为了方便,行星齿轮减速器的重量可取太阳轮和3个行星轮体积之和来代替,即: V=π/4(d 12+Cd 2 2)b 式中:d 1--太阳轮1的分度圆直径,mm;d 2 --行星轮2的分度圆 直径,mm。 将d 1=mz 1, d 2 =mz 2 ,z 2 =z 1 (u-2)/2代入(3)式整理,目标函数 则为: F(x)=0.19635m2z 1 2b[4+(u-2)2c][1] 式中u--减速器传动比;c--行星轮个数 由已知条件c=3,u=4.64,因此目标函数可简化为: F(x)=4.891x 32x 1 2x 2

第五章 风险与风险管理-敏感性分析法

2015年注册会计师资格考试内部资料 公司战略与风险管理 第五章 风险与风险管理 知识点:敏感性分析法 ● 详细描述: 敏感性分析是针对潜在的风险性,研究项目的各种不确定因素变化至一定幅度时,计算其主要经济指标变化率及敏感程度的一种方法。 敏感性分析最常用的显示方式是龙卷风图。 龙卷风图有助于比较具有较高不确定性的变量与相对稳定的变量之间的相对重要程度。 (一)适用范围:适用于对项目不确定性对结果产生的影响进行的定量分析。 (二)实施步骤 (1)选定不确定因素,并设定这些因素的变动范围; (2)确定分析指标; (3)进行敏感性分析;

(4)绘制敏感性分析图; (5)确定变化的临界点。 【例】某企业打算在A市兴建一座大桥,但这个项目的不确定性因素很多,如项目总投资、银行贷款利率、过桥费收入。 【分析】以下因素变化的可能性较大: 工程设计变更、不可抗力、材料价格上涨,从而导致项目的投资增加; 银行贷款利率也会在一定范围内变化,因而会较大地影响本工程贷款金额;能否取得优惠贷款,这对资金成本影响很大,进而对工程经济指标也产生影响; 根据A市物价局的规定,本大桥开始收费后每三年需要重新报批收费标准,并且过桥车辆数量也会发生增减变化,这些都会导致过桥费收入的变化。 (三)主要优点和局限性 【主要优点】 为决策者提供有价值的参考信息; 可以清晰地为风险分析指明方向; 可以帮助企业制定紧急预案。 【局限性】 主要包括分析所需要的数据经常缺乏,无法提供可靠的参数变化;

分析时借助公式计算,没有考虑各种不确定因素在未来发生变动的概率,无法给出各参数的变化情况,因此其分析结果可能和实际相反。 例题: 1.甲公司是一家化纤企业,近期准备新建一生产线项目,考虑项目实施过程 中一些不确定性因素的变化,该公司分别将固定资产投资、经营成本、销售收入这三个因素作为分析对象,分析每一个因素的变化对该项目内部收益率的影响。根据以上信息可以判断,该投资方采取的分析方法是()。 A.敏感性分析 B.决策树 C.情景设计 D.事件树分析法 正确答案:A 解析:敏感性分析是针对潜在的风险性,研究项目的各种不确定因素变化至一定幅度时,计算其主要经济指标变化率及敏感程度的一种方法。 2.甲公司是一家大型金融企业,该公司相关员工采用VaR模型来度量企业面 临的汇率风险。在下列选项中,不属于计算VaR值的模型包括()。 A.情景模拟法 B.敏感性分析 C.方差—协方差法 D.蒙特卡罗模拟法

立体车库的内部机械结构的优化设计

目录 摘要........................................................................Abstract..................................................................... 第一章绪论.............................................................. 1.1 课题的来源及研究的目的和意义...................................... 1.2 机械式停车库.................................................... 1.3 机械优化设计相关知识.............................................. 1.3.1 优化设计概述.................................................. 1.3.2 约束优化方法................................................ 第二章立体车库总体结构的研究............................................. 2.1 机械立体车库的总体结构形式...................................... 2.2 立体车库的总体结构的选择与设计....................................... 2.3 立体车库的存取车方式的总体设计.................................... 2.4 立体车库主体建筑结构的总体设计................................. 第三章固定叉梳的优化设计................................................ 3.1 横移叉梳和固定叉梳结构形式的设计................................... 3.2 固定叉梳的优化设计................................................. 第四章立体车库钢结构骨架的优化设计.................................... 4.1 立体停车库钢结构骨架基本结构的设计................................... 4.2 立体停车库钢结构骨架的模型化..................................... 4.3 钢结构骨架的受力情况............................. 4.4 进行受力分析的基本假设................................... 4.5 钢结构骨架的受力分析............................................. 4.6 钢结构骨架的变形分析........................................... 4.7 结构优化设计模型的建立....................................... 4.8 优化结果及分析........................................................结论.................................................................... 致谢.................................................................... 参考文献(References)................................................

机械结构优化设计作业

甘蔗收获机机械台架虚拟样机 结构优化设计 摘要:结构优化设计就是寻求满足约束条件下的最佳构建尺寸、结构形式以及材料配置方式。利用有限元方法对虚拟样机台架结构进行分析,并采用一阶方法对台架进行优化,预估出经验设计结构上的最危险点,并对结构进行改造和优化,可以保证结构综合应力在材料的许用应力范围内,对结构轻量化,合理分配材料,大大缩短研制周期,降低设计成本,为虚拟样机的创新设计可以提供一种新的设计及优化设计方法。 关键词:甘蔗收获机;优化设计;模态分析;一阶方法 引言:甘蔗作为重要经济作物在全世界范围内广泛种植,中国的种植面积在世界位居第三位,成为我国制糖,轻工,化工和能源的重要原料,对整个国民经济的发展都有重要的地位和作用。甘蔗收获包括切梢、切割、清理和装运等工序,为甘蔗生产过程中劳动强度最大,费工费时,成本最高的一个环节。在我国,甘蔗成产机械化程度低,随着人工收获成本的逐年增加,我国糖业面临着巨大的竞争压力,实现甘蔗收获机械化的要求愈加迫切。随着设计理论与设计理念的发展,对虚拟样机进行优化设计能改进凭经验设计出现的缺陷以及预估结构或机构的最危险点,从而对其进行改造和优化,对设计结果及时进行审查,并及时反馈给设计人员,实现了设计过程中的快速反馈,按照优化后的设计方案进行物理样机研制,可以避开预估的缺陷和危险点,从而使结构更趋于合理,降低了制造成本,大大缩短了设计和产品研制周期,还可以保证将错误消灭在萌芽状态。 虚拟样机技术[ 1]为这类创新产品的开发提供了强有力的手段。甘蔗收割机在工作过程中, 要经历扶蔗、砍蔗、输送、断尾以及剥叶等动作, 承受的都是动态载荷, 而结构的固有频率和振型是承受动态载荷结构设计中的重要参数, 因此本文采用通用有限元分析软件ANSYS对甘蔗收割机机架结构部件进行模态分析, 根据机架结构的低阶模态和振型, 确定对机架结构是进行动力刚度优化还是静力强度优化。 1.机架结构模型建立

lingo灵敏度分析实例

一个实例理解Lingo 的灵敏性分析 线性规划问题的三个重要概念: 最优解就是反应取得最优值的决策变量所对应的向量。最优基就是最优单纯形表的基本变量所对应的系数矩阵如果其行列式是非奇异的,则该系数矩阵为最优基。 最优值就是最优的目标函数值。 Lingo 的灵敏性分析是研究当目标函数的系数和约束右端项在什么范围(此时假定其它系数不变)时,最优基保持不变。灵敏性分析给出的只是最优基保持不变的充分条件,而不一定是必要条件。下面是一道典型的例题。 一奶制品加工厂用牛奶生产A1,A2 两种奶制品,1 桶牛奶可以在甲车间用12小时加工成3 公斤A1,或者在乙车间用8小时加工成4公斤A2。根据市场需求,生产的A1,A2全部能售出,且每公斤A1 获利24 元,每公斤A2 获利16 元。现在加工厂每天能得到50 桶牛奶的供应,每天正式工人总的劳动时间480小时,并且甲车间每天至多能加工100公斤A1,乙 车间的加工能力没有限制。试为该厂制订一个生产计划,使每天获利最大,并进一步讨论以下3 个附加问题: 1 )若用35 元可以买到1 桶牛奶,应否作这项投资?若投资,每天最多购买多少桶牛奶? 2)若可以聘用临时工人以增加劳动时间,付给临时工人的工资最多是每小时几元? 3)由于市场需求变化,每公斤A1 的获利增加到30 元,应否改变生产计划?模型代码: max=72*x1+64*x2; x1+x2<=50; 12*x1+8*x2<=480; 3*x1<=100; 运行求解结果: Objective value: 3360.000 Variable Value Reduced Cost X120.000000.000000 X230.000000.000000 Row Slack or Surplus Dual Price 13360.000 1.000000 0.00000048.00000 2 30.000000 2.000000 440.000000.000000 这个线性规划的最优解为x1=20,x2=30,最优值为z=3360,即用20桶牛奶生产A1, 30 桶牛奶生产A2 ,可获最大利润3360 元。输出中除了告诉我们问题的最优解和最优值以外,还有许多对分析结果有用的信息。 其中,“ Reduced Cost列'出最优单纯形表中判别数所在行的变量的系数,表示当变量有微 小变动时,目标函数的变化率。其中基变量的reduced cost值应为0,对于非基变量Xj,相应的reduced cost值表示当某个变量Xj增加一个单位时目标函数减少的量(max型问题)。本例中X1 , X2 均为基变量。 “ Slack or Surplus给出松驰变量的值,模型第一行表示目标函数,所以第二行对应第一个约束。3个约束条件的右端不妨看作3种“资源”:原料、劳动时间、车间甲的加工能力。输出中Slack or Surplus 给出这3 种资源在最优解下是否有剩余:原料、劳动时间的剩余均为零,车间甲尚余40(公斤)加工能力。 “DUAL PRICE”(对偶价格)表示当对应约束有微小变动时,目标函数的变化率。输出结 果中对应于每一个约束有一个对偶价格。若其数值为p,表示对应约束中不等式右端项若 增加1个单位,目标函数将增加p个单位(max型问题)。显然,如果在最优解处约束正好取等号(也就是“紧约束”,也称为有效约束或起作用约束),对偶价格值才可能不是0。上 例中,第一、二个约束是紧约束”。当“x1+x2<=50'改为“x1+x2<=51"时,目标函数的值为

机械结构优化设计

机械结构优化设计 ——周江琛2013301390008 摘要:机械优化设计是一门综合性的学科,非常有发展潜力的研究方向,是解决复杂设计问题的一种有效工具。本文重点介绍机械优化设计方法的同时,对其原理、优缺点及适用范围进行了总结,并分析了优化方法的最新研究进展。关键词:优化方法约束特点函数 优化设计是一门新兴学科,它建立在数学规划理论和计算机程序设计基础上,通过计算机的数值计算,能从众多的设计方案中寻到尽可能完善的或最适宜的设计方案,使期望的经济指标达到最优,它可以成功地解决解析等其它方法难以解决的复杂问题,优化设计为工程设计提供了一种重要的科学设计方法,因而采用这种设计方法能大大提高设计效率和设计质量。优化设计主要包括两个方面:一是如何将设计问题转化为确切反映问题实质并适合于优化计算的数学模型,建立数学模型包括:选取适当的设计变量,建立优化问题的目标函数和约束条件。目标函数是设计问题所要求的最优指标与设计变量之间的函数关系式,约束条件反映的是设计变量取得范围和相互之间的关系;二是如何求得该数学模型的最优解:可归结为在给定的条件下求目标函数的极值或最优值的问题。机械优化设计就是在给定的载荷或环境条件下,在机械产品的形态、几何尺寸关系或其它因素的限制范围内,以机械系统的功能、强度和经济性等为优化对象,选取设计变量,建立

目标函数和约束条件,并使目标函数获得最优值一种现代设计方法,目前机械优化设计已广泛应用于航天、航空和国防等各部门。优化设计是20世纪60年代初发展起来的,它是将最优化原理和计算机技术应用于设计领域,为工程设计提供一种重要的科学设计方法。利用这种新方法,就可以寻找出最佳设计方案,从而大大提高设计效率和质量。因此优化设计是现代设计理论和方法的一个重要领域,它已广泛应用于各个工业部门。优化方法的发展经历了数值法、数值分析法和非数值分析法三个阶段。20世纪50年代发展起来的数学规划理论形成了应用数学的一个分支,为优化设计奠定了理论基础。20世纪60年代电子计算机和计算机技术的发展为优化设计提供了强有力的手段,使工程技术人员把主要精力转到优化方案的选择上。最优化技术成功地运用于机械设计还是在20世纪60年代后期开始,近年来发展起来的计算机辅助设计(CAD),在引入优化设计方法后,使得在设计工程中既能够不断选择设计参数并评选出最优设计方案,又可加快设计速度,缩短设计周期。在科学技术发展要求机械产品更新日益所以今天,把优化设计方法与计算机辅助设计结合起来,使设计工程完全自动化,已成为设计方法的一个重要发展趋势。 优化设计方法多种多样,主要有以下几种:1无约束优化设计法;无约束优化设计是没有约束函数的优化设计,无约束可以分为两类,一类是利用目标函数的一阶或二阶导数的无约束优化方法,如最速下降法、共轭梯度法、牛顿法及变尺度法等。另一类是只利用目标函数值的无约束优化方法,如坐标轮换法、单形替换法及鲍威尔法等。此法具有计算

机械结构设计课程教学大纲

《机械结构设计》课程教学大纲 执笔人:陈建毅编撰日期:2009年8月30日 一、课程概述 《机械结构设计》是工业设计专业的职业核心课程(属于B类),它包括理论力学、材料力学和机械设计基础三部分内容。计划时数为68学时,本课程4学分。 通过本课程的学习,使学生掌握工程力学和机械设计有关的基本概念、基本理论和基本方法。会对物体进行正确的受力分析,会分析计算一些简单力学问题。培养学生对工程设计中的强度、刚度和稳定性问题有明确的基本概念,必要的基础知识和比较熟练的计算能力、分析能力和初步的实验分析能力。使学生学会应用工程力学的基本理论和方法分析与解决机械工程中的一些简单实际问题。掌握一般机械中常用机构和通用零件的工作原理、性能特点,及其使用、维护的基础知识。掌握常用机构的基本理论和设计方法,常用零部件失效形式、设计准则和设计方法。在本课程的学习,注意培养学生正确的设计思想和严谨的工作作风。 教学对象:工业设计专业大二上学期的高职学生。 二、教学内容描述 教学内容分成两个模块:工程力学基础和机械设计基础。工程力学主要内容分为静力分析和强度分析;机械设计基础分为机械零件基础、常用机构、机械传动基础。 第一篇工程力学基础 第一章工程力学的基本概念 教学内容: 第一节工程力学与工业设计 第二节工程力学的研究对象与基本内容 第三节工程力学的基本概念 第四节静力学公理 第五节约束与约束反力 第六节分离体与受力图 教学要求:了解力与力系的基本概念,掌握静力学的基本公理和各种常见约束的性质,对简单的物体系统,能熟练地取分离体,画受力图。 第二章构件与产品的静力分析 教学内容: 第一节平面力系的简化与合成 第二节平面力系平衡问题的求解 第三节空间力系简介超静定的概念

机械结构优化设计

机械结构优化设计 ——周江琛 2013301390008 摘要:机械优化设计是一门综合性的学科,非常有发展潜力的研究方向,是解决复杂设计问题的一种有效工具。本文重点介绍机械优化设计方法的同时,对其原理、优缺点及适用范围进行了总结,并分析了优化方法的最新研究进展。关键词:优化方法约束特点函数 优化设计是一门新兴学科,它建立在数学规划理论和计算机程序设计基础上,通过计算机的数值计算,能从众多的设计方案中寻到尽可能完善的或最适宜的设计方案,使期望的经济指标达到最优,它可以成功地解决解析等其它方法难以解决的复杂问题,优化设计为工程设计提供了一种重要的科学设计方法,因而采用这种设计方法能大大提高设计效率和设计质量。优化设计主要包括两个方面:一是如何将设计问题转化为确切反映问题实质并适合于优化计算的数学模型,建立数学模型包括:选取适当的设计变量,建立优化问题的目标函数和约束条件。目标函数是设计问题所要求的最优指标与设计变量之间的函数关系式,约束条件反映的是设计变量取得范围和相互之间的关系;二是如何求得该数学模型的最优解:可归结为在给定的条件下求目标函数的极值或最优值的问题。机械优化设计就是在给定的载荷或环境条件下,在机械产品的形态、几何尺寸关系或其它因素的限制范围内,以机械系统的功能、强度和经济性等为优化对象,选取设计变量,建立

目标函数和约束条件,并使目标函数获得最优值一种现代设计方法,目前机械优化设计已广泛应用于航天、航空和国防等各部门。优化设计是20世纪60年代初发展起来的,它是将最优化原理和计算机技术应用于设计领域,为工程设计提供一种重要的科学设计方法。利用这种新方法,就可以寻找出最佳设计方案,从而大大提高设计效率和质量。因此优化设计是现代设计理论和方法的一个重要领域,它已广泛应用于各个工业部门。优化方法的发展经历了数值法、数值分析法和非数值分析法三个阶段。20世纪50年代发展起来的数学规划理论形成了应用数学的一个分支,为优化设计奠定了理论基础。20世纪60年代电子计算机和计算机技术的发展为优化设计提供了强有力的手段,使工程技术人员把主要精力转到优化方案的选择上。最优化技术成功地运用于机械设计还是在20世纪60年代后期开始,近年来发展起来的计算机辅助设计(CAD),在引入优化设计方法后,使得在设计工程中既能够不断选择设计参数并评选出最优设计方案,又可加快设计速度,缩短设计周期。在科学技术发展要求机械产品更新日益所以今天,把优化设计方法与计算机辅助设计结合起来,使设计工程完全自动化,已成为设计方法的一个重要发展趋势。 优化设计方法多种多样,主要有以下几种:1无约束优化设计法;无约束优化设计是没有约束函数的优化设计,无约束可以分为两类,一类是利用目标函数的一阶或二阶导数的无约束优化方法,如最速下降法、共轭梯度法、牛顿法及变尺度法等。另一类是只利用目标函数值的无约束优化方法,如坐标轮换法、单形替换法及鲍威尔法等。此法具有计算

基于线性规划的灵敏度分析问题的研究

基于线性规划的灵敏度分析问题的研究 摘要:本文主要研究的是线性规划的灵敏度分析问题。讨论线性规划价值系数和资源系数中单个系数在什么区间变化时能保证最优解或最优基不变,以及多系数同时变化时最优解或者最优基不变的判定定理。最后通过实例进行说明验证。 本文对线性规划的灵敏度分析问题进行研究,主要内容如下: 第一章主要是简单的介绍了线性规划的发展历程,在线性规划的灵敏度分析的含义,灵敏度分析在其他方面的应用。 第二章,技术系数矩阵A发生变化时,最优解的变化。举例验证,应用LINGO 软件,进行灵敏度分析,确定在什么范围内,最优解不变。 第三章,资源向量b发生变化时,讨论最优解的变化情况。并举例验证其理论知识,应用LINGO软件,确定在什么变化范围内,最优解不变。 第四章,价值系数C发生变化时,最优解的变化情况。举例验证其理论实施过程,应用LINGO软件,分析其灵敏度。 第五章,对本文研究内容进行总结,指出一些不足之处,并提出进一步研究的方向。 关键词:运筹学;线性规划;灵敏度分析;技术系数;资源向量;价值系数;LINGO

The inventory model under uncertain demand Abstract:

第一章 绪论 随着运筹学的发展,线性规划方面的知识也得到了逐步的完善,并广泛地运用到实际的生活中,尤其给经济管理和决策提供了强有力的理论根据.管理部门和企业在进行生产或投资决策时,一般通过建立数学模型和对模型的求解,做出具体的决策方案.在建立模型和求解的过程中,都是以价值系数j c 、资源系数j b 和消耗系数ij a 为基础的,这些数据不但难以确定,而且市场价格的变动、资源供应的波动、工人技术的提高、设备的改进等,都会使这些数据变动.本文讨论线性规划价值系数和资源系数中单个系数在什么区间变化时能保证最优解或最优基不变,以及多系数同时变化时最优解或者最优基不变的判定定理。 线性规划发展史 1)1939年,前苏联数学家康托洛维奇发表了《生产组织与计划中的数学方法》学术报告,首次提出了线性规划问题,但是他没有找到一个统一的求解这类问题的方法。 2)美国学者希奇柯克(Hitchcock ,1941)独立的提出了运输问题这样一类特殊的线性规划问题。 3)1947年,美国学者丹捷格(Dantzig )提出求解线性规划的单纯形法和许多相关的理论,为线性规划奠定了理论基础,推动了线性规划的发展。 灵敏度分析的概念 研究与分析一个系统(或模型)的状态或输出变化对系统参数或周围条件变化的敏感程度的方法。在最优化方法中经常利用灵敏度分析来研究原始数据不准确或发生变化时最优解的稳定性。通过灵敏度分析还可以决定哪些参数对系统或模型有较大的影响。因此,灵敏度分析几乎在所有的运筹学方法中以及在对各种方案进行评价时都是很重要的。 灵敏度分析的应用领域 线性规划中灵敏度分析 对于线性规划问题: 1 max n j j j X c x ==∑公式

机械结构优化设计分析

机械结构优化设计分析 摘要:机械结构优化设计具有综合性和专业性的特点,在设计过程中涉及方面很多,对设计人员的综合素质很高。因此,本文就结合实际情况,如何做好机械结构优化设计展开论述。 关键词:机械结构;设计流程;优化设计 一、机械设计的流程 机械的设计是开发和研究重要组成部分。设计人员在设计过程中,要提高自身设计水平,加快技术创新,为社会发展设计出质量优良的生产和机械。第一,要确立良好的设计目标。机械设计与开发要满足实际需要,能够发挥其自身的功能。第二,要严格遵守设计标准和要求,对具体的内容进行提炼,从而有效的设计任务和目标。第三,在承接设计任务书以后,要坚持合适的原则,明确设计责任;还要组织设计方案,对设计方案进行讨论,重视设计样品机械的关键环节和重要步骤,从而形成最初的设计。第四,要组建优秀的项目团队,对方案进行深入讨论,不断优化设计方案,控制方案变更。第五,要组织专家对设计图纸进行严格的审核,保证设计质量,在图纸完成交付以后,要针对存在的问题做好记录,为以后设计提供借鉴和帮助。第六,在机械创建完成后,要做好机械的验收,设计师要对机械进行检查,保证在发现问题能够及时有效的解决,只有在质量验收合格后,才能进行最后的交付使用。第七,在进行机械安装过程中,设计人员要在安装现场进行全程的监督和控制,做好技术指导。第八,为了保证机电和安装质量,要进行生产鉴定和调试,根据机械使用的效果进行合理的评价和鉴定。在以上设计流程中,缺一不可,需要设计人员不断提高自身设计水平,采用先进的设计理念,保证设计质量。 二、机械设计过程中需要注意的问题 为了保证机械设计质量,设计人员要不断总结经验教训,根据实际情况,树立质量第一的理念,实现机械结构的优化设计。 (一)在机械制造阶段,设计水平直接影响到预期的效果,甚至导致机械不能正常投入使用。因此,在设计过程中,设计人员要与制造人员进行协调,多深入生产现场,认真听取制造工人和设计人员的意见、建议,不断优化机械结构,提高机械的精密度。

机械结构分析与课程设计说明书

机械结构分析与设计课程设计 设计说明书 设计题目设计一级直齿圆柱齿轮 学生姓名学号 班级 专业 分院 指导教师 完成时间

目录 分析和拟定传动方案 (1) 电动机的选择 (3) 计算传动装置的运动和动力参数 (4) 传动件的设计计算 (5) 轴的设计计算 (8) 滚动轴承的选择及计算 (9) 键联接的选择及校核计算 (9) 联轴器的选择 (10) 减速器附件的选择 (11) 润滑与密封 (14) 参考文献 (14) 设计小结 (14)

分析和拟定传动方案 1.1设计背景: 机器通常由原动机,传动装置和工作机三部分组成。传动装置用来传递原 动机的运动和力,变换其运动形式以满足工作机的需要,是机器的重要组 成部分。传动装置的传动的传动方案是否合理将直接影响机器的工作性 能、重量和成本。合理的传动方案除了满足工作机的功能外,还要求结构 简单、制造方便、成本低廉、传动效率高和使用维护方便。拟定一个合理 的传动方案,除了综合考虑工作装置的载荷、运动及机器的其他要求外, 还应熟悉各种传动机构的特点,以便选择一个合适的传动机构。 (1) 带传动承载能力较低,在传递相同转矩时,结构尺寸较其他形式大, 但传动平稳,能缓冲吸振,宜布置在传动系统的高速级,以降低传动 的转矩,减少带传动的结构尺寸。 (2) 链传动平稳性差,宜布置在低速级。 (3) 斜齿轮传动较直齿轮传动平稳,相对应用于高速级。 综上各条件考虑宜选用带传动和齿轮传动 1.2原始数据: (1) 工作装置的阻力 W F =5500N (2) 工作装置的线速度 W V =1.35s m (3) 输送机滚筒直径 D=250mm (4) 卷筒效率 w =0.98 二、电动机的选择 2.1 选择电动机的类型 按工作要求和条件选取Y 系列一般用途的全封闭自扇冷笼型三相异步电 动机 2.2 选择电动机的功率

(完整版)数学建模五步法与灵敏度分析

灵敏度分析 简介: 研究与分析一个系统(或模型)的状态或输出变化对系统参数或周围条件变化的敏感程度的方法。在最优化方法中经常利用灵敏度分析来研究原始数据不准确或发生变化时最优解的稳定性。通过灵敏度分析还可以决定哪些参数对系统或模型有较大的影响。因此,灵敏度分析几乎在所有的运筹学方法中以及在对各种方案进行评价时都是很重要的。 用途: 主要用于模型检验和推广。简单来说就是改变模型原有的假设条件之后,所得到的结果会发生多大的变化。 举例(建模五步法): 一头猪重200磅,每天增重5磅,饲养每天需花费45美分。猪的市场价格为每磅65美分,但每天下降1美分,求出售猪的最佳时间。 建立数学模型的五个步骤: 1.提出问题 2.选择建模方法 3.推到模型的数学表达式 4.求解模型 5.回答问题 第一步:提出问题 将问题用数学语言表达。例子中包含以下变量:猪的重量w(磅),从现在到出售猪期间经历的时间t(天),t天内饲养猪的花费C(美元),猪的市场价格p(美元/磅),出售生猪所获得的收益R(美元),我们最终要获得的净收益P(美元)。还有一些其他量,如猪的初始重量200磅。 (建议先写显而易见的部分) 猪从200磅按每天5磅增加 (w磅)=(200磅)+(5磅/天)*(t天) 饲养每天花费45美分 (C美元)=(0.45美元/天)*(t天) 价格65美分按每天1美分下降 (p美元/磅)=(0.65美元/磅)-(0.01美元/磅)*(t天) 生猪收益 (R美元)=(p美元/磅)*(w磅) 净利润 (P美元)=(R美元)-(C美元) 用数学语言总结和表达如下: 参数设定: t=时间(天)

w=猪的重量(磅) p=猪的价格(美元/磅) C=饲养t天的花费(美元) R=出售猪的收益(美元) P=净收益(美元) 假设: w=200+5t C=0.45t p=0.65-0.01t R=p*w P=R-C t>=0 目标:求P的最大值 第二步:选择建模方法 本例采用单变量最优化问题或极大—极小化问题 第三步:推导模型的数学表达式子 P=R-C (1) R=p*w (2) C=0.45t (3) 得到R=p*w-0.45t p=0.65-0.01t (4) w=200+5t (5) 得到P=(0.65-0.01t)(200+5t)-0.45t 令y=P是需最大化的目标变量,x=t是自变量,现在我们将问题转化为集合S={x:x>=0}上求函数的最大值: y=f(x)=(0.65-0.01x)(200+5x)-0.45x (1-1) 第四步:求解模型 用第二步中确定的数学方法解出步骤三。例子中,要求(1-1)式中定义的y=f (x)在区间x>=0上求最大值。下图给出了(1-1)的图像和导数(应用几何画板绘制)。在x=8为全局极大值点,此时f(8)=133.20。因此(8,133.20)为f在整个实轴上的全局极大值点,同时也是区间x>=0上的最大值点。 第五步:回答问题 根据第四步,8天后出售生猪的净收益最大,可以获得净收益133.20美元。只要第一步中的假设成立,这一结果正确。

灵敏度分析设计

目录 第一章引言 (1) 第二章主要结论 (2) 2.1 基本概念和记号 (2) 2.2 基本定理和结论 (5) 第三章单一变化的灵敏度分析 (7) c的灵敏度分析 (7) 3.1 j x为非基变量 (7) 3.1.1 r x为基变量 (7) 3.1.2 j b的灵敏度分析 (8) 3.2 对 i a的灵敏度分析 (9) 3.3 对 ij a为基变量 (9) 3.3.1 ij a为非基变量 (9) 3.3.2 ij 3.4 增加约束条件灵敏度分析 (10) 第四章全方位变化的灵敏度分析 (11) 4.1非基变量目标函数系数、约束系数向量以及约束右端项向量同时变化的灵敏度分 析 (12) 4.2基变量目标函数系数、约束系数向量以及约束右端项向量同时变化的灵敏度分析 (13) 第五章算例 (15) 5.1 单一变量的灵敏度分析算例 (15) 5.1.1 问题1的求解: (15) 5.1.2 问题2的求解: (17) 5.1.3 问题3的求解: (18) 5.1.4 问题4的求解 (19) 5.1.5 问题5的求解: (20) 第六章结论 (24) 参考文献 (25) 致谢 (26)

第一章引言 灵敏度分析是研究与分析一个系统(或模型)的状态或输出变化对系统参数或周围条件变化的敏感程度的方法.在最优化方法中经常利用灵敏度分析来研究原始数据不准确或发生变化时最优解的稳定性.通过灵敏度分析还可以决定哪些参数对系统或模型有较大的影响.因此,灵敏度分析几乎在所有的运筹学方法中以及在对各种方案进行评价时都是很重要的. 由于线性规划中所使用的数据大多是估计值和预测值.在实际中尤其是经济问题中常会遇到因市场条件或生产条件改变导致的产品价格、生产工艺或技术条件以及资源限制条件等改变.而灵敏度分析是分析模型的参数变化对求解结果的影响,它是在原最优表的基础上对变化后的规划问题进行分析求解,避免因参数改变而去从头求解,故又称最优化后分析. 本文主要介绍线性规划问题中的灵敏度分析问题,以及在灵敏度分析的基础上,对变量目标函数系数,变量约束系数向量以及约束右端项向量发生变化时,进行分析讨论.由于以往人们对灵敏度分析的讨论仅限于单个参数、单一系数或单一限制条件的变化对结果的影响,而实际中多是规划问题中各参数同时变化,如前所述因市场条件变化导致产品价格、生产工艺以及资源限制条件同时发生改变等,本文又讨论了参数同时变化的情况. 文章大体分为三个部分:第一部分总结概述了基本概念、主要理论和灵敏度分析的算法基础;第二部分讨论分析变量目标函数系数、变量约束系数向量、约束右端项向量这些单一参数发生变化时,最优解的求的方法;第三部分讨论各种参数同时发生变化时求解最优解的方法.第四部分是在上述理论基础上以投入产出问题进一步说明.

机械结构设计的工作步骤 八

机械结构设计的工作步骤八 不同类型的机械结构设计中各种具体情况的差别很大,没有必要以某种步骤按部就班的进行。通常是确定完成既定功能零部件的形状、尺寸和布局。 结构设计过程是综合分析、绘图、计算三者相结合的过程,其过程大致如下: 1. 理清主次、统筹兼顾:明确待设计结构件的主要任务和限制,将实现其目的的功能分解成几个功能。然后从实现机器主要功能(指机器中对实现能量或物料转换起关键作用的基本功能)的零部件入手,通常先从实现功能的结构表面开始,考虑与其他相关零件的相互位置、联结关系,逐渐同其它表面一起连接成一个零件,再将这个零件与其它零件联结成部件,最终组合成实现主要功能的机器。而后,再确定次要的、补充或支持主要部件的部件,如:密封、润滑及维护保养等。 2. 绘制草图:在分析确定结构的同时,粗略估算结构件的主要尺寸并按一定的比例,通过绘制草图,初定零部件的结构。图中应表示出零部件的基本形状,主要尺寸,运动构件的极限位置,空间限制,安装尺寸等。同时结构设计中要充分注意标准件、常用件和通用件的应用,以减少设计与制造的工作量。

3. 对初定的结构进行综合分析,确定最后的结构方案:综合过程是指找出实现功能目的各种可供选择的结构的所有工作。分析过程则是评价、比较并最终确定结构的工作。可通过改变工作面的大小、方位、数量及构件材料、表面特性、连接方式,系统地产生新方案。另外,综合分析的思维特点更多的是以直觉方式进行的,即不是以系统的方式进行的。人的感觉和直觉不是无道理的,多年在生活、生产中积累的经验不自觉地产生了各种各样的判断能力,这种感觉和直觉在设计中起着较大的作用。 4. 结构设计的计算与改进:对承载零部件的结构进行载荷分析,必要时计算其承载强度、刚度、耐磨性等内容。并通过完善结构使结构更加合理地承受载荷、提高承载能力及工作精度。同时考虑零部件装拆、材料、加工工艺的要求,对结构进行改进。在实际的结构设计中,设计者应对设计内容进行想象和模拟,头脑中要从各种角度考虑问题,想象可能发生的问题,这种假象的深度和广度对结构设计的质量起着十分重要的作用。 5.结构设计的完善:按技术、经济和社会指标不断完善,寻找所选方案中的缺陷和薄弱环节,对照各种要求和限制,反复改进。考虑零部件的通用化、标准化,减少零部件的品种,降低生产成本。在结构草图中注出标准件和外购件。重视安全与劳保(即劳动条件:操作、观察、调整是否方便省力、发生故障时是否易于排查、

机械结构设计与工艺性分析

机械结构设计与工艺性分析 一、课程性质及基本要求 《机械结构设计与工艺性分析》课程主要论述各种加工方法的结构工艺性问题,使学员能够掌握各种加工方法结构工艺性特点,使设计出的零件便于加工装配。这是一门实践性很强的课程。 课程分为两大部分,一是各种加工方法的结构工艺性分析,二是典型零件(轴、盘、箱体类零件)强度校核与结构工艺设计方法。 课程综合机械制造工程学(机制工艺、装配工艺内容)、工程力学、机械设计课程,是这些课程的综合运用。 课程特点偏重于实践,为设计人员设计的产品便于多、快、好、省的加工奠定基础。 课程要求和教学目标 1.为学员建立完整的加工工艺性的概念。 2.帮助学员掌握车削、铣削、磨削、铸、锻、焊、冲压及装配过程零件结构工艺性要求。 3.使学员掌握轴类、盘类、箱体类零件设计时结构工艺性考虑方面。 本课程侧重实践,重点解决生产中实际工艺问题,对有实践经验的学员来说,更易理解课程内容。本课程侧重应用。学好本课程,理论联系实际,可以更好解决生产中实际问题。 二、课程基本内容及具体要求: (一)章节重点及学习要求 第1章导论 1.1 本书的基本要求 第2章车削零件的结构设计与工艺分析 2.1 车削加工的特点及工艺分析,车削外部条件影响及车削工艺分析 2.2 车削零件结构设计与工艺实例分析,提高车削零件结构工艺性的具体方法 第3章铣削零件的结构设计与工艺分析 3.1 铣削加工的特点及工艺分析

3.2 铣削零件结构设计与工艺实例分析 第4章刨削零件的结构设计与工艺分析4.1 刨削加工的特点及质量保证 4.2 刨削零件结构设计与工艺实例分析 第5章磨削零件的结构设计与工艺分析5.1 磨削加工的特点及工艺分析 5.2 磨削零件结构设计与工艺实例分析 第6章锻造零件的结构设计与工艺分析6.1 锻造零件及结构工艺性 6.2 锻造零件结构设计与工艺实例分析 第7章冲压零件的结构设计与工艺分析7.1 冲压加工及零件结构工艺性 7.2 冲压件结构设计与工艺实例分析 第8章焊接零件的结构设计与工艺分析8.1 焊接结构及焊接接头类型 8.2 焊接件结构设计与工艺实例分析 第9章铸造零件的结构设计与工艺分析9.1 铸造零件及工艺性要求 9.2 铸造零件结构设计与工艺实例分析 第10章装配结构设计与工艺性10.1 装配类型及装配工艺性 10.2 装配结构设计与工艺实例分析 第11章轴类零件结构设计与工艺性11.1 轴的结构设计 11.2 轴的结构工艺性 11.3 轴类零件的加工与工艺性 11.4 轴类零件结构设计与工艺实例分析 1

桁架机器人关键部件结构优化设计

123中国 设备 工程Engineer ing hina C P l ant 中国设备工程 2018.09 (下)桁架机器人作为一种多自由度以及用于各种任 务中的自动化设备,不仅可以进行自动化控制、还 可以在空间XYZ 直角坐标系基础上进行反复编程。 在桁架式机器人中使传统的物流方式发生了根本性 的转变,使其工作运行环境得到了有效地改善,使 其机械零部件在生产过程中,实现数字化、信息化 以及无人化生产管理,不仅使产品的生产质量得以 有效保障,还大大提升了劳动生产率,将工人从繁 重的体力劳动中解放出来,使现代制造技术达到一 个崭新的水平。 1?桁架机器人整体结构设计 桁架机器人的整体框架为龙门式结构,框架包括 立柱、滑台、横梁和竖梁。具体构造如图1所示。在 桁架机器人的立柱下方有物料输送台,在位于立柱大 约70mm 的位置安装安全防护网。图1显示,在整个 桁架机器人中运行期间的主要力量支撑来源于立柱, 当横梁和Z 方向工作部件(滑台、竖梁及末端负载) 发生重力作用后,其中Z 方向工作部件的重心距离立 柱中心距离505mm。从理论力学知识可以知道,立 柱产生的变形不仅与力的大小有关,而且与力到立柱 中心的距离有关,此时横梁及Z 轴运动部件的质量会 对立柱造成偏心倾覆力矩,造成立柱的变形,而这种 变形会在末端执行器上产生放大作用,影响末端运动 精度及整机的稳定性。因此,为了使桁架机器人的整 体刚度得以提升,增加桁架机器人的刚度及稳定性, 需要从以下两方面进行。(1)缩短横梁上Z 轴运动部件与立柱中心线的距 离以减小偏心力矩的大小。 (2)为了提升横梁的坚韧度,通过降低横梁的弯 度变形量,减少横梁因为扭转时对尾部精确值的影响, 对机器人的横梁采取优化设计。图1 改进后桁架机器人整体布局示意图图2?桁架机器人整体布局示意图2?桁架机器人立柱的结构预改进设计立柱可以保证桁架机器人中构造的稳定,一般采 桁架机器人关键部件结构优化设计 于美森,杜银明 (青岛科捷机器人有限公司,山东?青岛?266100) 摘要:在桁架机器人中前六阶固有频率和伺服电机的激振频率分别是15.9~52.6Hz 和50Hz 以内,其结构构造受到工作运动过程中的影响,发生共振的机率非常大;受到桁架机器人末端执行器运动影响,桁架机器人的结构框架和立柱都会受到一定的变形影响,因此对桁架机器人的结构和立柱进行了优化设计,提高桁架机器人本体结构的固有频率及刚度,进而提升桁架机器人的工作性能及运动精度。? 关键词:桁架机器人;关键部件;结构设计 中图分类号:TP242 文献标识码:A 文章编号:1671-0711(2018)09(下)-0123-02

机械结构优化设计分析_王永胜

3下?2016年?第9期(总第527期) CHINESE & FOREIGN ENTREPRENEURS 181Quality and Safety 【质量与安全】 一、机械设计的流程 机械设计是开发和研究的重要组成部分。设计人员在设计过程中,要提高自身设计水平,加快技术创新,为社会发展设计出质量优良的生产和机械。第一,要确立良好的设计目标。机械设计与开发要满足实际需要,能够发挥其自身功能。第二,要严格遵守设计标准和要求,对具体的内容进行提炼,从而有效设计任务和目标。第三,在承接设计任务书以后,要坚持合适的原则,明确设计责任;还要组织设计方案,对设计方案进行讨论,重视设计样品机械的关键环节和重要步骤,从而形成最初的设计。第四,要组建优秀的项目团队,对方案进行深入讨论,不断优化设计方案,控制方案变更。第五,要组织专家对设计图纸进行严格的审核,保证设计质量,在图纸完成交付以后,要针对存在的问题做好记录,为以后设计提供借鉴和帮助。第六,在机械创建完成后,要做好机械的验收,设计师要对机械进行检查,保证在发现问题时能够及时有效地解决,只有在质量验收合格后,才能进行最后的交付使用。第七,在机械安装过程中,设计人员要在安装现场进行全程的监督和控制,做好技术指导。第八,为保证机电和安装质量,要进行生产鉴定和调试,根据机械使用的效果进行合理的评价和鉴定。以上设计流程,缺一不可,需要设计人员不断提高自身设计水平,采用先进的设计理念,保证设计质量。 二、机械设计过程中需要注意的问题 第一,在机械制造阶段,设计水平直接影响到预期效果,甚至导致机械不能正常投入使用。因此,在设计过程中,设计人员要与制造人员协调,多深入生产现场,认真听取制造工人和设计人员的意见、建议,不断优化机械结构,提高机械的精密度。 第二,在机械安装和调试阶段,设计人员必须到施工现场,技术指导和监督安装,调试的全过程,及时发现和处理出现的各种技术问题。设计者要根据机械运行情况,获得第一手资料,验证机械设计的合理性。同时,设计师要提高自身处理现场问题的能力,合理评价机械和机械使用后的效果、质量。 三、做好机械结构优化设计的措施 1.明确设计思路。设计思路是做好机械设计的重要基础。为提高设计质量,设计人员要根据相关要求和目标进行初步设计,模拟多种设计草图,同时进行全面的分析和讨论,提高设计方案的合理性和可行性,不断增加草案修改的意见和建议,最后确定设计的相关方案。在设计图纸完成以后,设计师要与机械加工生产的单位进行沟通和交流,明确机械产品的设计思路,为下一环节的设计做好铺垫,打好基础。设计人员还要与生产经营单位进行互动交流,对设计过程中产生的纰漏或者问题进行记录,为以后机械产品的设计、开发提供借鉴和帮助。 2.机械优化设计与开发。在企业发展发展过程中,生产 是重中之重。而产品之间的竞争越来越激烈,对企业的生存和发展造成不小的威胁。因此,要提升产品的竞争力,保证产品的性能和质量。同时随着社会的发展,要求机器生产朝着高速、高效、低耗的方向发展,要重视设计对系统和周围环境的影响,提高机械设计的经济效益和社会效益。在机械优化设计过程中,要不断利用计算机技术,计算精密,实现机械设计的自动化,保证机械产品的质量。 四、仓储货架的设计 仓储货架是为了节省货物存放空间,增加库房利用率,由立柱、横梁、层板及其他附件组成的立体存储货物的设施。在货架设计中,首先,根据货物的重量、体积及库房的空间、搬运设备的尺寸、存取的便利性来选用货架。中型货架主要用于层载200~800kg,单件货物重量较轻,人工取货或使用登高车存取货,通道尺寸预留小。重型货架用于层载800~3000kg,货物较重,使用托盘由叉车或堆高车等搬运设备存取货物,通道尺寸预留较大。其次,确定货架的尺寸、层数、层载,通过这些参数计算确认立柱、横梁、层板的尺寸。立柱采用薄壁钢板经冲孔辊轧制而成,外形截面如图1所示,据其受载状态的不同,需分别按轴压构件和压弯构件进行计算,计算采用《冷弯薄壁型钢结构技术规范》(GB50018—2002)的相关公式。横梁为P 型梁(图2)或抱焊梁,首先计算横梁的截面形心,然后计算各惯性矩,计算弯曲中心的位置,梁的扭矩在两端最大,弯矩在跨中最大,所以分别在最大值处计算弯曲强度和扭转强度。取两者最大值计算出极限载荷,最后乘以安全系数得出横梁的最大承载载荷。横梁长度越长它的承载能力越差,所计算的数值在实际运用中要不断修改和完善。层板用于中型货架,重型货架不用层板,需将货物码放到托盘上,通过托盘放在货架上存取。 图1 立柱外形截面 图2 P 型梁外形截面 参考文献: [1]李小刚,程锦,刘振宇,等.基于双层更新Kriging 模型的机械结构动态特性稳健优化设计[J].机械工程学报,2014(3):165-173. [2]史凤兰.机械结构优化设计发展综述[J].中国科技信息,2010(22):134. [3]李艳兵.机械结构设计的方法和基本要求[J].黑龙江科技信息,2007(24):4. [4]汪久根.论机械结构的设计[J].教育教学论坛,2012(5):82-83. (责任编辑:袁凌云) 机械结构优化设计分析 王永胜 (河北地龙仓储搬运设备制造有限公司,河北 石家庄 050021) 摘 要:机械结构优化设计具有综合性和专业性的特点,在设计过程中涉及方面很多,对设计人员的综合素质要求很高。因此,本文就结合实际情况,对如何做好机械结构优化设计展开论述。 关键词:机械结构;设计流程;优化设计 中图分类号:F293.3 文献标志码:A 文章编号:1000-8772(2016)09-0181-01 收稿日期:2016-01-23 作者简介:王永胜(1983-),男,河北鹿泉人,大专,助理工程师。研究方向:仓储货架的设计。

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