02第二章-機械設(shè)計概論25-2(編輯修改稿)
2024-08-31 07:13 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 C21ABEDF34567891011GHIJK L圖 4 1111283231。11。8????????????HHLPPnFPPnLC21AB67891011GHIJK LEDF345局部自由度 復(fù)合鉸鏈 虛約束 現(xiàn)代設(shè)計方法簡介 1． 計算機輔助設(shè)計 計算機輔助設(shè)計 （ Computer Aided Design） ， 簡稱 CAD。 它是把計算機技術(shù)引入設(shè)計過程 ， 利用計算機來完成計算 、 選型 、 繪圖及其它作業(yè)的一種現(xiàn)代設(shè)計方法 。 智能 CAD 2． 優(yōu)化設(shè)計 優(yōu)化設(shè)計 （ Optimal Design） 是把最優(yōu)化數(shù)學(xué)原理應(yīng)用于工程設(shè)計問題 ， 在所有可行方案中尋求最佳設(shè)計方案的一種現(xiàn)代設(shè)計方法 。 進(jìn)行工程優(yōu)化設(shè)計 ，首先需將工程問題按優(yōu)化設(shè)計所規(guī)定的格式建立數(shù)學(xué)模型 ， 然后選用合適的優(yōu)化計算方法在計算機上對數(shù)學(xué)模型進(jìn)行尋優(yōu)求解 ， 得到工程設(shè)計問題的最優(yōu)設(shè)計方案 。 優(yōu)化計算方法：隨機方向搜索法；單純形法；復(fù) 合形法；拉格朗日乘子法；懲罰函數(shù)法；共軛梯度法；變尺度法等。 遺傳算法 舉例： 內(nèi)燃機閥門壓縮彈簧的優(yōu)化設(shè)計 已知最大工作載荷 F2及變形 λ, 工作頻率 fr及壽命 N, 彈簧指數(shù) C6及剛度 K, 試求彈簧質(zhì)量最輕時的鋼絲直徑 d、中徑 D2和工作圈數(shù) n。 解： ㈠ 建立數(shù)學(xué)模型 ⑴ 設(shè)計變量為 d, D2 , n ⑵ 目標(biāo)函數(shù)為彈簧重量 ， 其中 ， 為死圈 ， ρ為密度 。 ???4)(222dDnnW ??2n⑶ 約束條件 ① 剪切強度條件 : ② 彈簧指數(shù)限制 : ③ 穩(wěn)定性條件： H0/D2。 ][8 3 2 ??? ??dK F D62 ?? dDC④ 無共振條件：自振頻率 。 rfnDdf 225 ???㈡ 選擇優(yōu)化方法 。 ㈢ 編寫源程序 。 ㈣ 優(yōu)化計算結(jié)果： d, D2 , n, W。 23248FDGdF ???? ⑤ 剛度條件 :最大變形允許的載荷 3． 可靠性設(shè)計 可靠性設(shè)計 （ Reliability Design） 是以概率論和數(shù)理統(tǒng)計為理論基礎(chǔ) ， 以失效分析 、 失效預(yù)測及各種可靠性試驗為依據(jù) ， 以保證產(chǎn)品的可靠性為目標(biāo)的現(xiàn)代設(shè)計方法 。 產(chǎn)品可靠性的定義為：產(chǎn)品在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時間內(nèi)完成規(guī)定的功能的能力。 可靠性設(shè)計包括： （ 1）機械零件的可靠性設(shè)計 （ 2）系統(tǒng)的可靠性設(shè)計 規(guī)定的功能： 如強度、精度、效率、穩(wěn)定性等 規(guī)定的條件： 如載荷、溫度、壓力、振動、潤滑、腐蝕等 規(guī)定的時間： 如壽命、循環(huán)次數(shù)、周期數(shù)、距離等 （ 1）機械零件的可靠性設(shè)計 傳統(tǒng)的設(shè)計方法采用許用應(yīng)力和安全系數(shù)法，它們把設(shè)計變量（零件尺寸、材料特性、工作載荷等）當(dāng)成常量，安全系數(shù)的大小由經(jīng)驗來確定，判斷設(shè)計結(jié)果只能用“安全”或“不安全”，為了保險，往往采用較大的安全系數(shù)，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)尺寸被人為地放大。而實際情況是尺寸、強度、應(yīng)力等都是離散的和隨時間變化的，機械零件的可靠性設(shè)計方法正是將設(shè)計變量看作離散變量的概率設(shè)計方法。 系統(tǒng)的可靠性設(shè)計是：選定產(chǎn)品的可靠性指
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