曲柄摇杆机构运动规律的最优化设计
曲柄摇杆机构设计方法
曲柄摇杆机构设计方法作者姓名：XXXX专业名称：机械工XXXX及自动化指导教师：XXXX讲师摘要曲柄摇杆机构中构件的运动样式多样，可以实现给定运动规律或运动轨迹且承载能力高、耐磨顺，制造简单，已于获得较高的制造精度，因此曲柄摇杆机构在各种机械仪器中获得广泛的应用。
本文针对曲柄摇杆机构的行XXXX速度变化速度系数和给定点的轨迹设计曲柄摇杆机构，通过深入分析机构的行XXXX数度比k、摇杆摆动角'-:、最小传动角，极为夹角和摇杆摆动角等运动性能参数与结构尺寸间的关系。
通过引入曲柄固定铰链点的位置角建立了曲柄摇杆和机架长度关于二和「的显示函数关系，通过解析法、几何作图法、和实验法设计曲柄摇杆机构。
在此基础上研究机构设计的可能附加要求极其相应的设计方法为曲柄摇杆设计提供各种可能选项并对曲柄摇杆的急回特性和死点情况进行说明。
关键词：曲柄摇杆机构行XXXX速度系数摇杆摆动设计方法AbstractThe diversity of movement component in the crank rocker mechanism can achieve given amotion or motion trajectory and have the high bearing capacity, wear-resisting, simple manufacture,and higher manufacturing accuracy. therefore ,the crank rocker mechanism is widely used in various mecha ni cal in strume nt.In view of the crank rocker mecha nism of velocity fluctuati on velocity coefficient and the design of crank rocker mechanism by track point, Analysis the mechanism of the stroke number ratio K , the rocker swing an gle mi nimum tran smissi on an gle, extremely an gle and rocker swi ng an gle moti on parameter and t he relati on ship betwee n structure size deeply. Introduced the crank fixed hinge point position angle of crank rocker and the frame len gth on and display fun cti on is built, by the an alytic method, the geometric drawing method, the design of crank rocker mechanism and experimental method. On the basis of the research on the design method of mecha nism desig n may have additi onal requireme nts and other extremely corresp onding , various possible opti ons and the crank rocker quick retur n characteristics and the dead are described for crank and rocker desig n.Key words cran k,rocker,travel speed,desig n目录摘要 (I)Abstract ............................................................................................. L L 目录.. (IIIII)1绪论...................................................... 1.. 2平面四杆机构概述 (3)2.1平面四杆机构的基本型式 (3)2.2平面四杆机构的基本特性 (4)2.2.1急回特性 (5)2.2.2死点位置 (6)2.2.3传动角和压力角 .................................. 7. 3曲柄摇杆机构的设计 (9)3.1解析法设计曲柄摇杆机构 (9)3.1.1附加要求及其机构设计方法 (11)3.2几何作图法 (13)3.2.1按照给定的行XXXX数度变化系数设计曲柄摇杆 (13)3.2.2按给定连杆位置设计四杆机构 (14)3.3按照给定点的运动轨迹设计曲柄摇杆机构 (14)3.4曲柄摇杆机构设计方法的比较......................... 1 44 曲柄摇杆机构的特性运用 (16)4.1曲柄摇杆机构死点特性分析极其运用 (16)4.1.1摇杆主动时机构的死点情况 (16)4.1.2曲柄主动时机构有死点位置的条件 (16)4.1.3满足有死点条件的曲柄摇杆机构的死点个数及位置情况分析 ......................................... 1.74.1.4曲柄摇杆机构有死点条件的应用 (20)4.2曲柄摇杆机构急回特性应用........................... 2 1 5曲柄摇杆机构的优化设计 (22)5.1按照最小传动角和行XXXX速度比系数最大综合优化 (22)5.1.1最小传动角的确定 (22)5.1.2优化设计 (24)5.1.3最小传动角min最大的目标函数的建立 (25)5.1.4总目标函数的建立 (26)5.2 算例(1) (27)5.2.1曲柄摇杆机构设计 (27)5.3基于图谱对曲柄摇杆的优化........................... 2 95.3.1最小传动角位置分析 (29)5.3.2极为夹角分析 (30)5.3.3摇杆摆角分析 (31)5.4曲柄摇杆优化 (31)5.4.1增大最小传动角 (31)5.5 算例(2) (32)总结....................................................... .3.3致谢....................................................... .3.4参考文献 (35)1绪论18世纪下半叶的第一次工业革命促进机械工XXXX的迅速发展，机构学在原来机械力学的基础上发展成为一门独立的科学•早在19世纪连杆机构就已经广泛的运用最简单的就是四杆机构，也是出现最早的一种连杆机构。
曲柄摇杆机构的最优设计
曲柄摇杆机构的最优设计[摘要] 图解法设计曲柄摇杆机构时为了满足传力性能,往往需要重复进行,结果也不唯一。
本文采用0.618法,在给定行程速比系数k、摇杆摆角φ、长度l4等前提下,采用机械最优设计,使γmin最大,得到了设计最优解。
并讨论了行程速比系数k、摇杆摆角φ的取值范围。
[关键词] 曲柄摇杆机构机械最优设计0.618法1 引言机械最优设计是在给定的载荷或环境条件下,在机械产品的性态、几何尺寸关系或其他因素的限制范围内,选取设计变量,建立目标函数并使其获得最优值的一种新的设计方法。
设计变量、目标函数和约束条件这三者在设计空间(以设计变量为坐标轴组成的实空间)的几何表示中构成设计问题[1]。
最优设计是保证设计合理性、提高设计效率的一种有效方法。
曲柄摇杆机构中,传动角γ越大,对机构的传力愈有利,故常用传动角的大小及变化情况来衡量机构传力性能的好坏。
考虑到机构运动过程中传动角γ是变化的,为了保证机构传力性能良好,必须使最小传动角γmin≥[γ]。
传统的图解设计方法往往需要重复进行,结果也不唯一。
本文采用0.618法,在给定行程速比系数k、摇杆摆角φ、长度l4等前提下,运用机械最优设计,使γmin最大,得到了设计最优解。
并讨论了行程速比系数k、摇杆摆角φ的取值范围。
在实现过程中,本文采用C 语言实现优化过程编程,从而使结果更加精确、直观。
2 曲柄摇杆机构的最优设计(1)寻优目标函数的确定曲柄摇杆机构γmin出现在主动曲柄与机架共线的两位置之一处[2]。
以γmin 最大为寻优目标函数,即:maxf(x)=γmin=(γ1, γ3)min其中,γ1=arccosγ2= arccos(2)设计变量的选择如图1所示,考虑到一旦曲柄支点A确定,则机架l1=AD,其他设计参数l2、l3也随之确定。
因此,只需取曲柄为设计变量即可,即x=l2。
图1设计参数间的几何关系(3)设计参数间的几何关系若已知曲柄x时,有:l3=l1=其中,C1C2=2l4sin(Φ/2)∠AC2D=90°-arcsin+Φ/2(4)设计变量的取值范围根据文献[3]所述,寻优区间起始点xmin= C1C2(1-cosθ)/2sinθ;寻优区间终点xmax= C1C2/2。
机械优化设计题目
机械优化设计题目1、一直园杆，用锻铝制造，其强度极限δB=490Mpa，屈服极限δS=380Mpa，杆的直径d=25mm，承受轴向载荷P=45000N，弯矩M=17.5N.m，扭矩T=46.1N.m。
试用第三强度、第四强度理论计算杆的安全系数的最大值。
2、某一设备中的非变位普通圆柱蜗杆传动，蜗杆由电动机驱动，n1=1440r/min，传动比i=21。
由于结构限制，应使蜗杆传动的中心距a≤200mm。
蜗杆用45号钢淬火(HRC>45)，蜗轮采用ZQ19-4砂模铸造，滚刀加工，Z2<80。
折合一班制工作，使用寿命7年，单向传动，工作稳定。
试按传递最大功率的要求确定主要参数。
3、某一设备中的非变位普通圆柱蜗杆传动，蜗杆由电动机驱动，n1=1440r/min，传动比i=21。
由于结构限制，应使蜗杆传动的中心距a≤200mm。
蜗杆用45号钢淬火(HRC>45)，蜗轮采用ZQ19-4砂模铸造，滚刀加工，Z2<80。
折合一班制工作，使用寿命7年，单向传动，工作稳定。
试按具有最大啮合效率的要求确定主要参数。
4、设计一压缩圆柱螺旋弹簧，要求其质量最小。
最大工作载荷P max=450(N)，最小工作载荷P min=200(N)，弹簧工作行程要求不少于10(mm)，弹簧材料为65Mn，III类载荷弹簧，弹簧端部结构为YIII型，疲劳强度设计安全系数S F=1.2。
(三维14约束)5、已知直齿圆柱齿轮传动的参数如下：法面压力角αn=20º，法面齿顶高系数h an*=1.0，法面径向间隙系数c n*=0.25，齿数Z1=50，Z2=80，许用齿顶厚系数[S a*]=0.25，重合度许用值[ε]=1.2，节点进入双齿啮合区深度系数δ=0.6，求该齿轮副的最优法面变位系数X n1、X n2的和。
(参考机械原理课本，二维七个不等式一个等式约束)6、一受静载荷圆柱螺旋压缩弹簧，已知工作压力F=700N，弹簧材料选用50C r V A，其密度ρ=7.8g/cm3，切变模量G=8.1Χ10-4Mpa，许用剪应力[τ]=444Mpa，设弹簧中径为D，弹簧丝直径为d，弹簧总圈数为n，有效圈数为n1(n1=n-n2，n2为弹簧支承圈数)，要求最大变形量10mm，压并高度不大于50mm，弹簧内径不小于16mm，以重量最轻为目标函数优化设计该弹簧。
单曲柄双摇杆扑翼驱动机构的优化设计
基金项目 :国家自然科学基金 (50575183) ; 博士点专项科研基金 (20050699022) 作者简介 :周凯 (19832) ,男 ,河南夏邑人 ,硕士生 ,主要从事机械动力学仿真与机械优化设计等 .
© 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved.
Δ ω(α ) =ω α ) - ω α ) = 1 ( 2 ( l1 sin β 1 ω l4 - 1 sin (α +β 1)
© 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved.
l3 + l6 - l2 l4 + l6 - l1 + M 2 arcco s 2 l3 l6 2 l4 l6 l3 + l5 - l2 l4 + l5 - l1 + M 1 arcco s 2 l3 l5 2 l4 l5
2 2 2 2 2
( 2)
图1 不同类型的扑翼驱动机构
Fig. 1 Different kinds of driving mechanism of FMAV
第 23 卷 第 1 期 2008 年 1 月
文章编号 : 100028055 ( 2008) 0120184205
航空动力学报
Journal of Aerospace Power
Vol . 23 No . 1 J an. 2008
单曲柄双摇杆扑翼驱动机构的优化设计
周 凯 , 方宗德 , 曹雪梅 , 张明伟
γ B = 180° - 2
优化设计-曲柄摇杆机构优化设计简版修正
优化设计-曲柄摇杆机构优化设计1. 引言曲柄摇杆机构被广泛应用于机械工程中，它具有转换旋转运动为往复直线运动的功能。
随着技术的发展，对曲柄摇杆机构的性能要求也越来越高。
为了满足这些要求，需要对曲柄摇杆机构进行优化设计，以提高其工作效率、减小体积和降低功耗。
本文将通过优化设计的方法，对曲柄摇杆机构进行改进，以期达到更好的性能。
2. 优化目标优化设计的目标是在保持曲柄摇杆机构原有功能的基础上，提高其工作效率、减小体积和降低功耗。
具体目标如下：1. 提高工作效率：通过优化设计，减小摩擦阻力和能量损失，提高能量传递效率。
2. 减小体积：通过优化结构，减小曲柄摇杆机构的整体体积，使其更适用于空间有限的应用场景。
3. 降低功耗：通过优化设计，减小机构的运动阻力，达到减少功耗的效果。
3. 优化方法为了实现上述优化目标，可以采用以下方法：优化材料选择：选择适合曲柄摇杆机构的高强度、低摩擦系数的材料，减小摩擦阻力和能量损失。
优化结构设计：通过对曲柄摇杆机构的结构进行改进，减小机构的摩擦面积和摩擦阻力，提高运动效率。
优化润滑方式：采用适当的润滑方式，减小曲柄摇杆机构的摩擦和磨损，以达到降低功耗的效果。
优化运动轨迹：通过对曲柄摇杆机构的运动轨迹进行优化设计，减小运动阻力和摩擦损失，提高能量传递效率。
优化配合间隙：适当调整曲柄摇杆机构的配合间隙，减小摩擦和磨损，提高工作效率。
4. 优化设计实施方案基于以上优化方法，可以实施以下具体的优化设计方案：1. 材料选择：选择高强度、低摩擦系数的材料，如高强度钢材和涂有低摩擦涂层的表面。
2. 结构设计：减小曲柄摇杆机构的摩擦面积，采用滚动轴承等减小摩擦阻力的结构设计。
3. 润滑方式：采用润滑油或固体润滑剂等适当的润滑方式，减小摩擦和磨损。
4. 运动轨迹优化：分析曲柄摇杆机构的运动特点，优化运动轨迹，减小摩擦阻力和能量损失。
5. 配合间隙优化：通过调整曲柄摇杆机构的配合间隙，减小摩擦和磨损，提高工作效率。
应用模糊设计的曲柄摇杆机构遗传算法优化
图 １ 曲柄摇杆机构简图
的转角最 佳再现 已知 的运 动轨迹 ：Ｂ ：Ｂ ＋ （ 。 。 ２Ａ 一 Ａ ）／ －，且 已知 Ｌ 。 ３ｒ ｒ ＝１ ，机 架 Ｌ ＝５ ：为 连杆 长 ， 度 ，Ａ 为极位 角 ，其 允许 传动角 ［ ］＝ ５ 。 。 ｙ ４ 。
２ １ 确 定 目标 函数 ．
（ ｕｉａ Ｉｓｔｔ ｏ ｅｈ ｏ ｇ ， ｉ ｙｎａｇＪ ｎｓ ２ ０５，Ｃ ｉａ Ｈ ａ ｉ ｎｔｕｅ ｆ ｃｎｌ ｙ Ｌａ ｕｇｎ ｉ ｇｕ２ ２０ ｈ ｉ Ｔ ｏ ｎ ａ ｈｎ ）
Ａｂ ｔ ａ ｔ ｙ ｓ ｔ ｆｉ ｇ ｗｉ ｈ ｏ ｄ ｔ ｎ ｆ ｒ ｎ ｘｓｉ ｇ ａ ｄ ｔ ｎ ｍｉ ｉｎ ｐ ｏ ｅ ｔ ，ｔ ｅ ｍａ ｈ ｄ ｌｉ ｚ ｙ ｄ ｓｇ ｐ ｉ ｚ — ｓｒ ｃ ：Ｂ ａｉ ｙ ｎ ｔ ｔ ｅ ｃ ｎ ｉ ｏ ｓｏ ａ ｋ ｅ ｉ ｎ ｎ ａ ｓ ｓ ｏ ｒ ｐ ｒ ｓ ｈ ｉ ｃ ｔ ｒ ｓ ｙ ｈ ｔ ｓｍｏ ｅ ｎ ｆ ｚ ｅ ｉｎ ｏ ｔ ｕ ｍｉａ ｔ ｎ ｗ ｓｓ ｔ ｐ ｗｈｃ ｓｔ ｎ ｍｉｅ ｔｅ ｗ ｎ ａ ｅ ｂ ｔ ｅ ｎ ｍｏ ｅ ｎ ｗ ｒ ｑ ｉｅ ｎ ｃｕ ｌ ｆｃ ａ ｋ—ｒｃ ｅ ｃ ａ ｉ ｉ ａ ｅ ｉｈ ｉ ｍｉｉ ｚ ｉ ｄ ｇ ｅｗ ｅ ｖ ｍｅ ｔ ａ ｕｒ ｄ ａ ｄ ａ ｔ ａ ｏ ｒ ｎ ｏ ｕ ｏ ｈ ｌ ｅ ｏｋｒ ｍｅ ｈ ｎ ｓ ｍ．Ａｉ ｄ ａ ｅ ｍｅ ｔ ｈ ｔ ｐ ｏ ｌ ｍｓ ｏ ｏ ｆ ｃ ｅ ｃ ｎ ｏ ａ ｐ ｉ ｍ ｎ ｔ ｄ ｔ ｎ ｌｏ ｔ ｚ ｔ ｎ ｍｅｈ ｄ ，Ｇｅ ｅｉ ｇ ｒ ｈ ａ ｄ Ｄｉｅ ｔＳ ａ ｃ ｏ ｌ ｏ ｆ ｔ ｒ ｂ ｅ ｆ ｗ ｅｆ ｉｎ ｙ ａ ｄ ｌｃ ｏ ｔ ｌ ｉ ｌ ｍｕ ｉ ａ ｉ ｏ ａ ｐ ｉ ａ ｉ ｔ ｏ ｓ ｒ ｉ ｍｉ ｏ ｎ ｔ Ａｌｏ ｉ ｍ ｎ ｒ ｃ ｅ ｒ ｈ Ｔ ｏｂ ｘ ｏ ・ ｃ ｔ Ｍａ ｌｂ ｓ ｆ ｒ ｅ ｗ ｒ ｄ ｐ ｅ ｏ ｓ ｌｅ ｔ ｅ ｏ ｔ ｚ ｔ ｎ ｍｏ ｅ ，Ｓ ｈ ｔ ｔ ｅ ｏ ｔ ｚ ｔ ｎ ｐ ｏ ｅ ｓ ｗａ ｉ ｌ ｅ ｎ ｌ ｂ ｌ ｏ ｔ ｍ ｓ ａ ｏｔ ｗａ ｅ ｅ ａ ｏ ｔｄ ｔ ｏｖ ｈ ｐｉ ａｉ ｄ ｌ Ｏ ｔ ａ ｈ ｐ ｉ ａｉ ｒｃ ｓ ｓ ｓｍｐ ｉ ｄ ａ ｄ ｇｏ ａ ｐ ｉ ｍｉ ｏ ｍｉ ｏ ｉ ｆ ｍｕ Ｗａ
基于DFM的曲柄摇杆机构的优化设计
（ｈ ａ ｘ Ｉｓ ｔｔ ｏ ｃ ｎ ｅａｄＴ ｃ ｎ ｌ ｙ Ｈ ｎ ｈｎ ２ ０ ３ Ｃ ｉａ Ｓ ａ ｎ ｉｎｔｕｅ ｆ ｉ ｃ ｎ ｅ ｈ ｏｏ ， ａ ｚｏ ｇ ３ ０ ， ｈｎ ） ｉ Ｓｅ ｇ ７
【 摘
要】 以最小传动角取得最大值为条件，对曲柄摇杆机构进行 了机构优化设计 ，在不考虑重
陈应 舒
（ 陕西理 工学院 ， 中 ７３０ ） 汉 ２０ ３
Ａｎ Ｏｐ Ｉ ｍ ｓｇ ｆ ａ ｋ Ｒｏ ｋ ｒ ｅ ｈ ｎｓ Ｂａ ｅ ｎ ＤＦＭ ｔ ｍｕ Ｄｅ ｉｎ ｏ ｎ — ｃ ｅ ｃ ａ ｉｍ ｓ ｄ ｏ Ｃｒ Ｍ
Ｃ ＨＥ ｎ — ｈ Ｎ Ｙｉ ｇ— ｕ ｓ
机 械 设 计 与 制 造
３ ６
第 １ ０期 ２１ ０ ２年 １ ０月
Ｍａ ｈ ｎ ｒ Ｄｅ ｉ ｎ ｃ ｉｅ ｙ ｓｇ
＆
Ｍａ ｕ ａ ｔ ｒ ｎ ｆ ｃｕ ｅ
文章编 号：０ １３ ９ （０ ２ １— ０ ６ ０ １０ — ９ ７ ２ １ ）０ ０ ３ — ２
基 于 Ｄ Ｍ 的 曲柄 摇 杆机 构 的优 化 设 计 Ｆ ： ｌ ＝
ｉ ｉｉ ｍ ｔ ｎｍｓｉｎａｇｅｉ ｔｅｐｅｅｕｓｅｏ ｎｔ ｏｓｄｒ ｇｗ ｉ ｔｒ ｔ ｎｌｏｃ ｄｔｅｓｅ ｔ ｍｎｍｕ ａｓ ｉ ｏ ｌ， ｒｒｑ ｉｔ ｆ ｏ ｃｎｉｅｉ ｅ ｈ，ｉｉ ａｆｒｅａ — ｓ ｒ ｓ ｎ ｎｈ ｉ ｎ ｇ ｆｃｏ ｎ ｈ ｐ ｃａｆｒ ｃ ｍｂｒｗ ｉ ｅｅｍｉ ｓｒｔ ｎｌ ｅｔｅ ｕｃｉ ， ｏ ｔ ｉｔ ｏｄｔ ｎａｄｂｕ ａｙ ｉ ｍ ｏ ｅ ｈｍ ｌｏ ｆ ａ ｅ ｅ， ｈｃ ｄｔｒ ｎ ａｉ ａ ０ ｃｉ ｎｔｎ ｃｎ ｒ ｎ ｎ ｉｏ ｏｎｒ ｈ ｅ ｏ ｖｆ ｏ ｓ ａ ｃ ｉ ｎ ｄ
曲柄摇杆机构再现已知运动规律的优化求解
（ 马鞍 山职业技 术 学 院 ， 安徽 马鞍 山 ２３０ ） ４０ ０
摘 要 ： 已有 文 献 的 基 础 上 ， 某 一 曲柄 摇 杆 机 构 再 现 已知 运 动 规律 进 行 了数 学 建 模 ， 析 在 达 到要 求 的 情 况 下所 在 对 分
需要 的最优 参数 ， 清 了关于该机构传动 角的概念 ， 澄 并使 用 ＭＡ Ｌ Ｂ软件优化 工具 箱， ＴＡ 对之进行 最优 化求解 ， 可作 为
ｆ。
Ｘ ３
Ｘ ：［ ２ １ ｔ 。 ５ Ｚ ３ ４ Ｊ Ｊ １
（） １
时 ， 意位 置实 际输 出角 的值 。 由图 ２所示 。 任
收 稿 日期 ：０ １０ — ３ ２ １－ ７ ２
基金项 目： 安徽 省高职机械设计基 础“ 教学做一体化” 教学模式 的探索与实践资助项 目（０ ０ １ ） ２ １３ ２ 作者 简 介 ： 义 成 （９ ６ ）男 ， 徽 安 庆 人 ， 师 ， 吴 １７ 一 ， 安 讲 工学 硕 士 ， 究方 向 ： 电方 面 课 程 的 教 学 与 科 研 。 及研 机
＝ 。＋｛ （ 一 ） ｏ 且 已知 Ｚ＝ ， ， 。 ｌ ｚ＝５ 为极 位 角 （ 图 １所示 ） 如 ，
数， 即
ｍ
．
可 行 方 向搜 索 法 等 ，基 本 上都 比较 繁琐 。本 文基 于 ＭＡ Ｌ Ｂ软 件 当 中优 化 工具 箱 功 能 ，对 之 进行 建 模 ＴＡ
（＝ （ 一 ） ｉ ）∑ ｎ 一ｍ
＝】
（） ３
后， 使用 Ｍ Ｔ Ａ Ａ Ｌ Ｂ语言进行编程 ， 求解出最优参数 ， 具 有简 便 、 高效 的特点 。
图 １ 曲柄 摇 杆 机 构 简 图
优化设计-曲柄摇杆机构优化设计本月修正简版
优化设计-曲柄摇杆机构优化设计优化设计-曲柄摇杆机构优化设计引言曲柄摇杆机构是一种常见的工程设备，常用于转换旋转运动为往复运动。
在实际应用中，为了提高机构的性能和效率，需要进行优化设计。
本文将详细介绍曲柄摇杆机构的优化设计方法和步骤。
1. 优化设计的背景和目标曲柄摇杆机构在工程应用中具有广泛的应用，例如内燃机、泵浦系统、机械手和纺织机械等。
在实际应用中，曲柄摇杆机构存在一些问题，例如能量损失、噪音和振动等。
进行优化设计，以改善机构的性能和效率，是非常必要和重要的。
2. 优化设计的方法和步骤2.1. 问题分析和需求定义，需要对已有的曲柄摇杆机构进行问题分析，确定需要改进的性能指标和需求。
例如，可以考虑降低摇杆机构的能耗、减少振动、提高工作效率和稳定性等。
2.2. 理论分析和模拟仿真在优化设计的初期阶段，可以使用理论分析和模拟仿真的方法，对曲柄摇杆机构进行分析和评估。
通过建立模型，计算和模拟机构的运动学和动力学特性，可以快速评估不同设计参数对机构性能的影响。
2.3. 设计参数的选择和优化根据理论分析和模拟仿真的结果，可以选择关键的设计参数进行优化。
例如，可以考虑曲柄长度、连杆长度和转动角度等。
通过改变这些参数的值，可以对机构的性能进行改善。
2.4. 结构改进和优化在选择和优化设计参数的基础上，可以对曲柄摇杆机构的结构进行改进和优化。
例如，可以改变曲柄和连杆的形状和材料，以提高机构的刚度和耐久性。
还可以考虑添加减振装置和降噪措施等。
2.5. 实验验证和性能评估完成结构改进和优化后，需要进行实验验证和性能评估。
通过在实际工作环境中和评估机构的性能和效果，可以验证优化设计的有效性和可行性。
根据实验结果，可以进一步优化设计，以达到最佳性能。
3. 优化设计的挑战和注意事项在进行曲柄摇杆机构的优化设计时，需要注意以下挑战和注意事项：- 保持设计的可靠性和稳定性，避免引入新的故障点。
- 在优化设计中，需要考虑材料成本、制造成本和可维护性等因素。
机械优化设计-经典实例
函数名用标识符表示。
1.3 数组
行向量、列向量、矩阵 1.3.1 创建数组的常用方法
1）直接列表定义数组 例如：
x=[1 2 3 4 5 6 7 8 9 0] y=[1,2,3,4,5,6,7,8,9,0] z=[1,2,3,4,5;2,3,4,5,6,7]
建立数学模型的基本原则
1）设计变量的选择： 尽量减少设计变量数目 设计变量应当相互独立
2）目标函数的确定： 选择最重要指标作为设计追求目标
3）约束条件的确定： 性能约束和边界约束
设计实例1:
试设计一重量最轻的空心传动轴。空心传动轴 的D、d分别为轴的外径和内径。轴的长度不得 小于3m。轴的材料为45钢，密度为7.8×10-6㎏ /㎜，弹性模量E=2×105MPa，许用切应力
( ) arccosl12 l22 l32 l42 2l1l4 cos
2l2 l12 l42 2l1l4 cos arctg l1 sin
l4 l1 cos
设计实例2:
点M的坐标: xM xA l1 cos( ) l5 cos( ) yM yA l1 sin( ) l5 sin( )
Dd D
3/ 2
0
（3）结构尺寸
l l min d 0
Dd 0
设计实例1:
设：
x1
D
x2
d
x3
l
则数学模型为：
min f () 6.12(D2 d 2 )l 10 6
6.12(x12 x22 )x3 106
设计实例1:
g1 ( X ) d 4 D 4 1.27 D 10 5 x2 4 x14 1.27 10 5 0
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
㈣ ＝ ２ Ｏ １ ≤ 。
作者 简介 ： 伟 ， １ ０ － ．９ ２ － 郭 男。９ ＃ ＇ １ － ￣ ７ ￣ ９ｑ
工业大学材料秤 学与工程 系本科毕业 ， 太原理工大学在读工程硕士研 究生， 讲师。
・
３ ・ ５
维普资讯
第 ２期（ 总第 ８ ９期）
圈 ２ 曲柄 摇 杆 机 构 目标 ｛ 数 简 圈 － ｝
摇杆 ｚ 与肋 连线夹角 ：
ａ ｃ８ ｒ ｏ（ ｃ
） 。
机架 Ｌ 与肋 连线夹觚 ：
眦ｃ（ ０ ８ห้องสมุดไป่ตู้
） 。
肋连线长 ｉ Ｖｚｆ２／ Ｓ 。 度Ｐ ： ：＝１ＣＣ ＋一 ｌＯ ｉ ４ｐ
圈 １ 曲柄 摇 杆 机构 运 动 规律 简 圈
． ： 宝时 ，．． ＿ ； 】， ＝ １。 （ 翌 其 ）０ ６ ０５
参考文献
［ ］ 陈秀宁． １ 机械优化设计【 】 江大学 出版社 。 ９ ． Ｍ． 浙 １ １ ９ 【 ］ 杨可桢 ， ２ 程光蕴． 机械设计基础【 】 Ｍ． 机械工业出版社 ， ９ ． １ ９ ９
［ ］ 吴宗泽． ３ 机械设计基础【 ． Ｍ】 机械工业出版社 ，０ ２ ２０．
【 关ｔ词】 曲柄机构
运动规律
优化设计 【 Ｉ 文｜缡号ｌ ０ ３７３ （０６０ －０ ５０ 【 １０－７Ｘ ２０ ｝ － ３－ ２ ２４ ３
【 中田分类号ｌ Ｈ ３． Ｔ １３ ５
１ 机 构 运 动 规 律
【 文献标识码ｌ Ｂ
按 照 图１ 说 ， 曲柄 ｆ由其 初 始位 置 ‘ 转 到‘＋ 来 当 。 Ｐ ０ Ｐ ０
这是带有不等式约束 、 具有两个设计变量的小型最优 化设计 问题 ， 可采用直接法求解 ， 不予赘述。这里仅录
结果 如下 ： 当最优 解 为
若取单位长度Ｚ ｌ１ ５ ， ，＝ ￣ 只有ｇ ） ２ 起约 ＝ ４ 和ｇ ） 束作用 。 它们是两个椭 圆方程。最后得到数学模型为 ：
ｒ Ｐ ．１
维普资讯
第 ２期（ 总第 ８ ９期） Ｎ ．（Ｕ ｏ８ ） ｏ２Ｓ Ｍ Ｎ ． ９
机 械 管 理 开 发
ＭＥ ＣＨＡＮＩ ＡＬ Ｃ ＭＡＮ ＡＧＥ ＭＥＮ ＡＮＤ Ｔ ＤＥ ＬＯＰ ＶＥ ＭＥＮ Ｔ
２０ ０ ６年 ４月
Ａｐ ．０ ６ ｒ２ ０
２
３ 建 立 目标 函数
２
、 ｌ一ｆ ≤ｏ ／ （一 ２ ４ 。
如果根 据期 望偏 差 为最小 的要 求 ， 建立 目标 函数 ：
＝
５ 设计 变量 的可 行域
由曲柄存在的条件 ： ≥ｆ １ ｌ １ Ｉ Ｚ ｌ ３ ； ４ ｌ ２ ； ≥Ｚ ￣ ＞ ；
∑
Ｚ ｌ ４ ｌ ｌ （ １≥Ｚ Ｚ （ １ ≥ｆ ２３ ＋ ； ￣１ １ ２ ２ ｆ １ ３ ＋ ≥ｆ ｌ ＋４ ） ； ＋４ ） 。 － —
（， 时 ， １２ 要求摇杆极 限角 由 。 Ｔ） 开始按照 ； 。（ ３ ＋ ， ２ （一Ｐ‘ ‘ ‘） Ｐ ｎ规律运动， 且其传动角 机构的连杆Ｚ （ ２ 与摇杆Ｚ ，
之 间 的夹 角）的最大 值及 最 小值 应 分别 不大 于及 不 小
丑
曲
于其许用值 ， 即 ≤［ ］１５ ， ≥［ ］４ 。 ＝ ３。 － ５。
ｍｆ）ｉ∑ ｉＸ ｍ Ｉ ｎ ＝ｎ （
Ｌｉ ＝ ０
Ｊ
。
ｓ．ｊ Ｉ ２、 ｌ＋ ６ 。 ． （ ＝ 一 ／２Ｘ ２３ ≤Ｏ ｇ
［ ］ 方世杰 ， ４ 綦耀光． 机械优化设计【 】 Ｍ． 机械工业出版社，０ ３ ２０．
式 中：（ ｆ单位长度） ｆ ｌ 和 ４ 各为已定常量。
４ 给 定约柬 条 ｉ ｆ －
当 曲柄 与 机 架 处 于 共 线 位 置 时 ：
＝ ａ ｃｃ ｒ ｏｓ
２ 确 定设 计变量 考虑 到“ 机构 杆 长按 同一 比例 变化 时 ， 不会 改 变其 运动规 律 ” 设计计 算 时先 取 曲柄杆 长 为单位长 度 ， 。 即
ｆ １其它杆长（： ｌ ； ＝ Ｚ 和 则按 比例各取为 １ １ 的倍数 ； 机架
长 ｆ 由结 构布 置事 先 给定 。分析 图 ｌ ４ 常 可得关 系式 ：
ｔｏ ａ ｃ ｏ ： ｒ ｃ ｓ ＝
一
２２ 哪ｓ ２２ ］ ｃ ］ ２； ｏ ２。
。
一
。ｓ
２ ２ 一３ ］ ＝； ２ ≤・ ５ 。 【
机 械 管 理 开 发
２ｏ ０ ６年 ４月
岛 ＝ｆ ｌ １ ２ 。 ）（ ４ ≤Ｏ ｌ） ＋
ｇ ）（ 慨Ｉ ２ 。 ＝ｆ 广 ≤Ｏ ｇ ＝ １ ４ ≤Ｏ ７） 一） ｒ ｌ 。 （ Ｚ＋
６ 建立 数学模 型
ｇＸ－￣ ； ／ １≤ｏ ２ ） ＋ 一 ２ １－６ 。 ｛ ｘ ｘ 、 Ｘ２
一
ｃｓ ≥【 Ｓ￣】 ｃ ｍ≤［ ｓ￣ 】 ｏ ｃ Ｔ ； ｏ ｉ ｃ ｙ 。 Ｏ ｎ ｏ
可得约束条件 ：
因此 ， １ 图 中仅 ｆ ｆ ， ’ 和 为独 立 变量 ， 二维 最 优 化 设计 属
呱
∞＝ 一 ｌ （ ／≤ 。 ： 、 Ｘ ／ １ ｏ ２４ ） ＋ ＋‘
）２ ｌ
又可得到约束条件：
岛 ＝ ｌ Ｏｏ １ ≤
式 中 ： ＿ 期 望 输 出角 ； ｆ—一 际输 出角 。 ｆ—一 ＿ ，＿ 实 ＿
由２得 ｉ ＜ 图 ｆ 镌 ｏ； 可 一 ‘ Ｐ ＜
… …
ＩＴ — ： ； 订 ＜ １ １ ＜‘ ＜ｚ１ ０ Ｔ ｐ Ｔ
曲柄 摇杆机 构运动规律 的最优化设计
郭
ｆ 太原理工大学长治学院 山西 长治 １ ．
伟’ 任 家骏。
０６ ０ ；． ｌ Ｏ０２ ４ 太原理工大学机械学 院 山西 太原 ０ ｏ ２） ３０ ４
【 摘
要】 给 出了曲柄摇杆机构按特 定运动规律运动的最优化设计方案（ 学模 型） 数 。