【正文】 主要約束條件的建立 由于 優(yōu)化方案的搜尋空間 為將 約束條件組成設(shè)計(jì)變量的取值空間 ，故 對(duì)剪切本體的四桿機(jī)構(gòu)OCDEO以及 五桿機(jī)構(gòu) OEFGHO， 曲柄 的 存在條件 以及 傳動(dòng)角 的 條件 來(lái) 考慮 [ 5~7] : ( 1) 四桿機(jī)構(gòu) OCDEO 曲柄存在條件 其中 最短桿 為 r5，由 曲柄 的 存在條件 可知 : r5 與其它任 意 一桿 之長(zhǎng)； r5其它 任意 兩桿之和 ， 即 ： r5 r6 ， r5 r7， r5 R， r5 + R r6 + r7 ， r5+ r6 R + r7， r5+ r7 R + r6 ( 2) 四桿機(jī)構(gòu) OCDEO 傳動(dòng)角條件 當(dāng) OC桿旋轉(zhuǎn)角θ 5=0176?！?0， π φ≥ 0 總體優(yōu)化設(shè)計(jì)數(shù)學(xué)模型 在進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析過(guò)程中，所 用的參數(shù)共 17 個(gè)，它 們 分 別為 : r r r r r rr1 r1 r1 r1 r1 R 、 φ、 ? 、 T G 、 M N 、 L M 、其中 T G 、 MN 、 L M 可定為常量，其中 r13和 r14分別為相互配合的內(nèi)、外回轉(zhuǎn)偏心套，且 r13=r14，故優(yōu)化模型表示為 : X=[R， φ， ?， r5， r6， r7， r8， r9， r10， r11， r12， r13， r15]T =[x(1)， x(2)， x(3)， x(4)， x(5)， x(6)， x(7)， x(8)， x(9)， x(10)， x(11)， x(12)， x(13)]T min f(x)=ω 1f1(X)+ω 2f2(X) gx(1)=x(5)x(4)0 gx(2)=x(6)x(4)0 gx(3)=x(1)x(11)0 gx(4)=x(5)+x(6)x(4)x(1)0 gx(5)=x(1)+x(6)x(4)x(5)0 20xx 屆機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)畢業(yè)論文 17 gx(6)=x(1)+x(5)x(6)x(4)0 gx(7)=4])6()5(2 )]4()1([)6()5(a rc c os [222 ?????xx xxxx0 gx(8)= ])6()5(2 )]4()1([)6()5(a rc c os [43222xx xxxx ?????0 gx(9)=x(1)x(2)0 gx(10)=x(7)x(11)0 gx(11)=x(8)x(11)0 gx(12)=x(9)x(11)0 gx(13)=x(8)+x(9)x(11)x(1)x(7)0 gx(14)=x(8)+x(1)x(7)x(9)x(11)0 gx(15)=x(9)+x(1)+x(7)x(8)x(11)0 gx(16)=π x(2)0 gx(17)=π x(3)0 gx(18)=x(10)+x(11)+2x(12)x(13)x(13)0 5 基于田口法的結(jié)構(gòu)分析 田口方法 田口方法 (Taguchi Methods)是 一種由 田口玄一教授 所 創(chuàng)立的知識(shí)系統(tǒng) ,包括有 :程學(xué) ， ， ， ， 式識(shí)別技術(shù) 。比如說(shuō) 噪聲 和 空氣污染等 所帶來(lái)的 直接損失 ，還有 顧客 們可能會(huì) 對(duì)產(chǎn)品 所表現(xiàn)出來(lái)的 的不滿意 度 以及由此 而可能會(huì) 導(dǎo)致的 某些或某種的 銷售 和 市場(chǎng) 方 面的 損失等 所帶來(lái)的 間接損失。田口方法 主要是 設(shè)計(jì)參數(shù) 方面進(jìn)行調(diào)整 ， 從而 使 的 偏差的起因 對(duì) 產(chǎn)品的功能、性能 影響不大 ， 進(jìn)而以提高產(chǎn)品對(duì)其他因素的抗干擾性 。 田口方法 相對(duì)于一些其他的質(zhì)量工程方法而言， 效益高、成本低，它是設(shè)計(jì) 來(lái)強(qiáng)調(diào)產(chǎn)品質(zhì)量的提高。 (2)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的 三次設(shè)計(jì)法 。 (3)質(zhì)量與成本的平衡性。 此外， 采用 此方法還可以 大大節(jié)約 費(fèi)用 ，從而降低了成本 。 20xx 屆機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)畢業(yè)論文 19 （ａ） K=1；（ｂ） K=2 圖 5 1 上、下剪刃運(yùn)動(dòng)軌跡 如果進(jìn)程有一個(gè)輸入信號(hào)，可以直接用來(lái)決定輸出信號(hào)，優(yōu)化將涉及確定的控制因素的最佳水平，比輸入信號(hào)直接控制輸出信號(hào)要最接近理想關(guān)系。在 minitab的 DOE統(tǒng)計(jì)分析項(xiàng)中對(duì) r和擺角建立關(guān)系，并進(jìn)行田口方法分析。 。 根據(jù)桿在 ADAMS中建立 IHI擺式飛剪剪切機(jī)構(gòu)的模型，施加約束和驅(qū)動(dòng)，結(jié)果模型如圖 5 3所示 。因此需要運(yùn)用 matlab軟件設(shè)計(jì)計(jì)算的程序。從而再根據(jù)每一組數(shù)據(jù)進(jìn)行組合，再通過(guò) ADAMS軟件進(jìn)行剪切機(jī)動(dòng)態(tài)模擬，并得出剪切速度速度的變化情況。其中在 ADAMS軟件中建立關(guān)于此機(jī)構(gòu)的函數(shù)關(guān)系以及其速度公式，分別為： 目標(biāo)函數(shù)： g=G（ r5， r6， r7， r8， r9， r10， r11， r12， r13， r15 θ， ?） fj(r5， r6， r7， r8， r9， r10， r11， r12， r13， r15，θ， ?）≤０（ j=1， 2。然后通過(guò)表格中 η 的最小值所對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)找出所對(duì)應(yīng)的桿長(zhǎng)值，即為最優(yōu)值。 ２） 通過(guò) matlab軟件 計(jì)算出了各桿件所對(duì)應(yīng)的 5*5組的 擺角值 。 。其次是我的同學(xué)們，在他們的幫助下，我的論文也才能夠順利的完成。 總之，我在論文過(guò)程中得到很多幫助，感謝所有幫助過(guò)我的人。 [1]Research Institute of metallurgy industry， nonferrous metal processing。 [3]Pu Lianggui， Ji Mingang. Mechanical design [M]。 [5] (IHI) tilting flying shear metallurgical machinery research group， Wuhan Iron and Steel Institute. [6] 王海文 .軋鋼機(jī)械設(shè)計(jì) [M].北京 :機(jī)械工業(yè)出版社， 1983。 Chengdu: Southwest Jiao Tong University press， 20xx:209212248251. [8] 李增剛． ADAMS入門詳解與實(shí)例［ M］．北京：國(guó)防工業(yè)出版社， 20xx:23。 [11] Chang Yong， Li Yanping. The performa。 [9] Chen Liping， Zhang Yunqing， Ren is group。 [7] Wang Ping。 [4]Meng Lingjun， Yang Delin。 Beijing: Metallurgical Industry Press， 1988. [2] 黨祖祺 .機(jī)械原理 [M].北京 :北京航空航天大學(xué)出版社， 1996。離校日期已日趨漸進(jìn)，畢業(yè)論文的完成也隨之進(jìn)入了尾聲。同時(shí)，我也要感謝評(píng)審老師給予我的論文指導(dǎo)，正是老師們認(rèn)真嚴(yán)謹(jǐn)?shù)慕虒W(xué)態(tài)度，幫助我完善 畢業(yè)論文 并提高了我的專業(yè)理論水平，在這里，我要向他們表示深深的謝意。 上剪刃水平方向平均剪切速度為 1791mm/s，相對(duì)鋼板水平移動(dòng)速度超前 ％（ 原設(shè)計(jì)滯后 ％），改進(jìn)后更加符合設(shè)計(jì)要求，同時(shí)有利于軋制工藝 。 從而得出的最優(yōu)的桿長(zhǎng)分別為： r5＝ 69mm， r6＝ 947mm， r7＝ 311mm， r8＝ 510mm， r9＝ 996mm， r10＝ 743mm， r11＝ 1120mm， r12＝ 48mm， ∠COH ＝ φ＝ 158176。而得出的桿長(zhǎng)值即為最優(yōu)組。如表 5 2所示 20xx 屆機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)畢業(yè)論文 25 表 5 2 上下刀剪切速度 速度 偏差公式 ： )log (1022iiDi sDNS ??? 1)(,1 1221 ???? ?? ?? nDDsDnnj iijinj iji )log (1022iiPi sPNS ??? 1)(,1 1221 ???????? nPPsPnPnj iijinj iji 根據(jù)表 5 2所得出的數(shù)據(jù)，分別計(jì)算出 r r r r r10的每個(gè)數(shù)據(jù)所對(duì)應(yīng)的剪切刃最大速度和最小速度的的平均 。 表 5 1 田口直交表 在設(shè)立了田口正交表之后，再建立影響因素及水平表（如表 5 3）和實(shí)驗(yàn)結(jié)果表（如表 5 4至 5 8）。 其中，令 A=r B=r C=r D=r E=r10。如： r5= 69（標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)） 這是他的五組數(shù)據(jù)，即左右各變動(dòng)兩次。根據(jù) matlab運(yùn)算程序計(jì)算出桿件所對(duì)應(yīng)的角度值。 基于田口設(shè)計(jì) IHI 擺式飛剪機(jī)結(jié)構(gòu)優(yōu)化 20 圖 5 2 田口樣本空間 IHI飛剪的模型采用文獻(xiàn) ［ 5］ 中的數(shù)據(jù)，相應(yīng)的參數(shù)如下： r5＝ 70mm， r6＝ 948mm， r7＝ 311mm， r8＝ 510mm,r9＝ 997mm， r10＝ 944mm， r11＝ 1120mm， r12＝ 50 mm， r13 ＝ r14＝ 25 mm， r15＝ 495 mm， LM ＝ 74 mm， MN＝ 536 mm, TG＝ 150mm， ＨＩ＝ 1120mm，Ｒ＝ 1000mm，∠ COH＝ φ＝ 158176。田口方法的目的是用來(lái)減少輸出信號(hào)的變化過(guò)程，通過(guò)在輸入和輸出信號(hào)的線性關(guān)系，減少噪音。通過(guò)對(duì)其運(yùn)動(dòng)軌跡的分析， 可以得出在此機(jī)構(gòu)中 rr r r r10的長(zhǎng)度是變化的而其他的桿 長(zhǎng) 保持 不變。 (4)新穎、實(shí)用的正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)技術(shù)。其中 參數(shù)設(shè)計(jì)是 整個(gè)階段的 核心 。 因?yàn)?源流 是指在 開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)階段，是上游， 而 制造 階段以及 檢驗(yàn)階段 則 是指 下游。 而在本文中，主要是設(shè) r r r r r10為變化因素，根據(jù)其對(duì)擺角θ θ θ基于田口設(shè)計(jì) IHI 擺式飛剪機(jī)結(jié)構(gòu)優(yōu)化 18 θ θ 11的影響來(lái)確定出它們對(duì)機(jī)構(gòu)在發(fā)生剪切的時(shí)候上、下剪切刀的最大速度和最小速度的偏差值，進(jìn)而通過(guò)田口優(yōu)化公式來(lái)計(jì)算出它們的最大和最小速度的偏 差率。生產(chǎn)中在 對(duì)待偏差問(wèn)題 時(shí)候 ， 如果運(yùn)用 傳統(tǒng)的方法 來(lái) 檢測(cè)產(chǎn)品 ，以此來(lái) 剔除超差 的 部分或 者是 嚴(yán)格地 控制工藝、材料 方面來(lái) 縮小 在產(chǎn)品生產(chǎn)中可能會(huì) 偏差。他將 產(chǎn)品 在 出廠 以 后 為 避免 可能 對(duì)社會(huì)造成損失的 性質(zhì) ， 通過(guò) “質(zhì)量損失”來(lái) 進(jìn)行 對(duì) 產(chǎn)品質(zhì)量 做 定量 的 描述 來(lái)定義為產(chǎn)品的質(zhì)量 。 時(shí) ， 即 為 C點(diǎn) 處于 OE連線的延長(zhǎng)線上 ，而 此時(shí) 的 傳動(dòng)角 為 最大 ： ? ? 432 )(a rc c os m a x76252726m a x ??? ???????? ???? rr rRrrD ( 3) 五桿機(jī)構(gòu)曲柄存在條件 在此機(jī)構(gòu)中，最短桿為 r12，為簡(jiǎn)化分析，故將五桿機(jī)構(gòu)中的 OEFGHO拆 分成一個(gè)動(dòng)態(tài)的 OEF和一個(gè)四桿機(jī)構(gòu) OHGFO，并根據(jù)曲柄的存在條件可以得出 :r12 R， r12 r8， r12 r9， r12 r10r12+ r10 r9+ OFmin， r12+ r9+ r10+ OFminr12+ OFmax r9+ r10其中 : OFmax= R + r8， OFmin= R r8 ( 4) 五桿機(jī)構(gòu)之四桿機(jī)構(gòu) OFGHO 傳動(dòng)角條件 42 )(a r c c os 910 281229210m in ?? ??????? ????? rr rrRrrG 基于田口設(shè)計(jì) IHI 擺式飛剪機(jī)結(jié)構(gòu)優(yōu)化 16 432 )(a rc c os 910 281229210m a x ?? ??????? ????? rr rrRrrG ( 5) 剪刃開(kāi)口度約束 為 使得飛剪機(jī)能夠剪切最大厚度的鋼板，那么上、下剪切刃之間一定要有一定的的開(kāi)口度，否則會(huì)發(fā)生因?yàn)榘宀牟荒苷Ｍㄟ^(guò)剪刃刀口從而造成堆鋼或者纏刀等事故，故開(kāi)口度應(yīng)予以約束，如圖 12所示， 下剪 切 刃為凹槽型 ，其 斜度為 1:50，而 最大開(kāi)口 度 100baH m a xm a xm a x ???，其 中 : maxa 和maxb 分別 表示 為板材的最大厚度 和板材的最大 寬度 ，又根據(jù) 現(xiàn)場(chǎng)加工板材 的要求 可取 amax ? , 1550mmbmax ? 則有 m H m ax?? ,故其 開(kāi)口度 的 約束條件 應(yīng) 為 : 2 1 .8 5 s)rr(rrr 1314151211 ??? 圖 4 1 上下剪刃圖 ( 6)∠ COH = 216。 20xx 屆機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)畢業(yè)論文 15 ???n1i 11 式中 v1表示為 剪切區(qū)域內(nèi)第 i個(gè) 點(diǎn)上剪 切 刃的實(shí)際水平速度 ，并且取 軋件的運(yùn) 動(dòng) 的最大 速度 為 剪切平面優(yōu)化 在剪 切 刃剪切軋件 的時(shí)候， 剪刃 應(yīng)垂直于 軋件 ， 這樣 就能使 剪切 出 平整 的 軋件斷面 ，并且能夠保證 剪切質(zhì)量 ， 同時(shí) 還能夠 保證剪 切 刃側(cè)向間隙 的 均勻 化，還能夠保證在 剪切過(guò)程耗能小 ， 延長(zhǎng)飛剪 機(jī)的 壽命。在剪切區(qū)域內(nèi)