【正文】 　　　　 =π8072/(601000)≈ MPam/s＜[pv] （）　　核算結(jié)果表明，軸承的發(fā)熱情況不嚴重，但這是基于正確安裝和保證潤滑的條下的結(jié)論，如果安裝不正確，潤滑條件不好，軸承工作條件將顯著變壞，甚至?xí)龎摹?本章小結(jié)由上面本章對曲柄搖桿機構(gòu)中空心主軸以及主軸上的斜齒輪進行了設(shè)計，并按此設(shè)計方法對其余軸和齒輪進行同時校核，使受力最大的空心主軸使其滿足設(shè)計要求。第5章 曲柄機構(gòu)的設(shè)計 曲柄機構(gòu)的設(shè)計 遺傳算法簡介遺傳算法是一種模擬自然界生物群體進化過程的隨機全局優(yōu)化方法,具有簡單,通用,隱含并行性等優(yōu)點?？汕蟮脝栴}的全局最優(yōu)解由于它對目標(biāo)函數(shù)和約束函數(shù)的性態(tài)沒有限制, 既不要求連續(xù)可微, 也無需計算目標(biāo)函數(shù)和約束函數(shù)的梯度或Hessian矩陣, 只需計算適應(yīng)度就可完成迭代尋優(yōu)過程。因此, 遺傳算法在各個領(lǐng)域都得到了廣泛應(yīng)用，并越來越受到工程設(shè)計人員的重視。但實踐表明基本遺傳算法也有不足之處。例如，早熟收斂及進化后期收斂緩慢等缺陷。本文針對基本遺傳算法的這些缺陷提出了相應(yīng)的改進措施, 得到了一種改進的遺傳算法。牛頭刨床是一種具有急回特性的用于刨削加工的機床,牛頭刨床的刨刀處于工作行程時, 如果能以勻速刨削工件,則會降低對電機的容量要求, 改善工件的表面質(zhì)量, 并有利于延長刨刀的切削壽命。當(dāng)刨刀處于空行程時, 要求快速返回以提高生產(chǎn)率, 為了改善傳力性能和機械效率, 要求機構(gòu)的最大壓力角,盡可能小。傳統(tǒng)的設(shè)計方法往往采用類比試湊法, 很難保證刨刀在切削過程中速度平穩(wěn), 從而難以保證工件的刨削質(zhì)量。本文以刨刀的實際切削速度與理想切削速度偏差的均方根為目標(biāo)函數(shù), 采用改進的遺傳算法編制計算機程序?qū)ζ溥M行優(yōu)化設(shè)計,在很短的時間內(nèi)就獲得了最佳設(shè)計方案。優(yōu)化設(shè)計數(shù)學(xué)模型：牛頭刨床中實現(xiàn)刨刀切削運動的關(guān)鍵機構(gòu)是一個由曲柄1滑塊2擺動導(dǎo)桿3連桿4刨頭5和機架6組成的六桿機構(gòu)。該六桿機構(gòu)可分解為兩個四桿機構(gòu), 即擺動導(dǎo)桿機構(gòu)和導(dǎo)桿滑塊機構(gòu), 原動件曲柄旋轉(zhuǎn)通過滑塊2帶動擺動導(dǎo)桿3左右往復(fù)擺動。擺動導(dǎo)桿3 通過連桿4帶動刨頭5左右移動從而使刨刀完削動作。如圖所示六桿機構(gòu)由等參數(shù)確定。實際上這些結(jié)構(gòu)參數(shù)并不是獨立的, 存在冗余參數(shù)當(dāng)刨頭5的導(dǎo)路位于擺動導(dǎo)桿的端點所在的圓弧高度的平分線上時較小,此時根據(jù)圖1 中構(gòu)件之間的幾何關(guān)系可知, 機架6 的長度對于擺動導(dǎo)桿機構(gòu), 擺角與行程速比系數(shù)K之間存在關(guān)系式由于K是經(jīng)常用于表征機構(gòu)急回特性的一個重要參數(shù), 所以用K代替作為一個設(shè)計變量。切削行程中刨頭5的速度的平穩(wěn)性與各桿件的絕對長度無關(guān),只與相對長度有關(guān)。故設(shè)曲柄的長度為1 于是, 六桿機構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計變量可表示為 （）由于本文優(yōu)化目標(biāo)是使得切削行程中刨頭5 的運動速度盡可能接近理想的勻速, 所以必須求出刨頭的實際速度。以O(shè)為坐標(biāo)原點建立平面直角坐標(biāo)系如圖所示, 采用矢量方程解析法可求得刨頭5的速度大小,速度方向沿負r軸為 （）式中: （） （） （） 為了適應(yīng)不同加工工藝的要求, 刨床往往設(shè)置若干檔不同的刨削速度。不失一般性, 設(shè)某檔速度為當(dāng)刨刀的實際速度刨頭5的速度與誤差最小時,工件加工質(zhì)量最好。由于是曲柄轉(zhuǎn)角θ1的函數(shù), 故將工作行程中的θ1等分為n本文取n=30記第i個等分點處曲柄的轉(zhuǎn)角為θ1i, θ1i的變化范圍為目標(biāo)函數(shù)取各等分點處與差值的均方根即 （）3. 約束條件首先,必須滿足擺動導(dǎo)桿機構(gòu)成立的條件，即必須大于同時也不能太長,否則會使機構(gòu)重心偏高, 因此可以得到的桿長約束為 （） （）其次，為了使牛頭刨床具備急回特性提高生產(chǎn)率, 行程速比系數(shù)K應(yīng)該大于1 （） （）最后, 為了減小機構(gòu)的最大壓力角, 應(yīng)該增大連桿4的長度L4但L4太大會使刨床體積過大增加成本， 所以取 （） （）編碼是應(yīng)用遺傳算法時要解決的首要問題。若采用傳統(tǒng)的二進制編碼設(shè)計變量, 隨著維數(shù)增多, 染色體長度就變大, 這樣就會降低算法的搜索效率。另外二進制編碼還需要解碼, 進一步降低了遺傳算法的效率。因此, (基因與設(shè)計變量相同, 無需解碼!算法實現(xiàn)時更加方便。2避免Hamming現(xiàn)象對搜索效率的副作用。3精度高, 計算量少。此外，實數(shù)編碼比二進制編碼更容易引入問題的相關(guān)信息。優(yōu)化結(jié)果及分析： 采用Visual , 將其分別代入優(yōu)化程序進行計算, 結(jié)果如表所示。由表可以看出, 當(dāng)刨頭的理想工作速度及曲柄對應(yīng)的轉(zhuǎn)速變化時, 優(yōu)化結(jié)果基本相同。，為了適應(yīng)不同加工工藝要求曲柄的長度應(yīng)設(shè)計為可調(diào)的。當(dāng)l1可調(diào)時l3/l1,l4/l1,K和刨頭行程H都會隨著l1而變化，在設(shè)計牛頭刨床的六桿機構(gòu)時應(yīng)使l3/l1,l4/l1能夠在X附近微調(diào)這樣才能滿足刨頭工作速度平穩(wěn)的要求。 優(yōu)化設(shè)計結(jié)果理想速度 曲柄速度 優(yōu)化結(jié)果K73 曲柄機構(gòu)的設(shè)計應(yīng)用優(yōu)化設(shè)計的結(jié)果可以很輕松的設(shè)計出六桿機構(gòu)的各參數(shù)的尺寸。先確定出的尺寸，,初選=200。由表可以算得擺桿長度為L=l3+l4=+=，對應(yīng)的行程速比系數(shù)為K=,可以算出導(dǎo)桿擺角為。由設(shè)計要求可知最大行程為550毫米刨刀的切入、切出空行程均為5%L1=mm 比較算得的結(jié)果按優(yōu)化設(shè)計得出的結(jié)果可以滿足基本的尺寸要求完全滿足設(shè)計需要所以取擺桿的長度為1020mm。參考現(xiàn)有刨床的結(jié)構(gòu)形式設(shè)計擺桿結(jié)構(gòu)，同理設(shè)計出齒輪上用于固定滑塊的支撐結(jié)構(gòu)。 齒輪零件圖 本章小結(jié)本章進行了校核同時對曲柄機構(gòu)，用優(yōu)化設(shè)計進行了設(shè)計，使其工作平穩(wěn)。結(jié) 論牛頭刨床作為最早的金屬切削機床之一，用于加工中小尺寸的平面或直槽的金屬切削機床，多用于單件或小批量生產(chǎn)。經(jīng)過這些天的忙碌設(shè)計工作，我已經(jīng)對牛頭刨床的結(jié)構(gòu)及其工作原理有了充分的了解。在這次設(shè)計中我完成了刨床的總體布局及主軸箱等主體結(jié)構(gòu)。合理選擇了電動機型號為Y132M2選擇皮帶型號為普通V帶A型、設(shè)計了齒輪、軸等并對其進行校核使其滿足要求、合理的選擇軸承在設(shè)計年限范圍內(nèi)滿足使用壽命的要求。在老師的指導(dǎo)下我了解了刨床的結(jié)構(gòu)組成和工作原理。并且查閱了有關(guān)資料如《機械原理》,《工程力學(xué)》,《課程設(shè)計》等最終完成了設(shè)計工作。在設(shè)計過程中我對刨床的主要傳動機構(gòu)的擺桿的長度，利用所查資料的結(jié)果()對其進行設(shè)計使刨刀在切削過程中速度接近勻速從而使加工質(zhì)量提高。很好的滿足了設(shè)計要求。隨著科技的發(fā)展，社會的進步，對機器零件的精度要求越來越高，原有的老式機床已不能滿足現(xiàn)代生產(chǎn)的需要，特別是一些需要精密儀器的航空、航天等產(chǎn)業(yè)。因此，我認為此種類的機床以后應(yīng)該進行精度方面的改造或者進行數(shù)控改造，以滿足一些特種加工方面的要求。參考文獻[1] [M].北京:機械工業(yè)出版社,2008.[2] [J].鄭州工業(yè)大學(xué)學(xué)報: 2009，35（1）：101106.[3] [M].哈爾濱:哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社,2010. [4] [M].北京:機械工業(yè)出版社,2010. [5] [M].北京:機械工業(yè)出版社,2008. [6] [M].北京:機械工業(yè)出版社,2008. [7] [M].北京:機械工業(yè)出版社,2008.[8] [M].北京:機械工業(yè)出版社,2001.[9] 苗淑杰. 機械設(shè)計實踐[M].哈爾濱:哈爾濱工業(yè)出版社,2000.[10] 鹿躍麗,陳江義,張明成,[J]. 鄭州工業(yè)大學(xué)學(xué)報,2009,(03).[11] 胡志剛，王旺平，張永林，[J].三峽大學(xué)學(xué)報（科學(xué)自然版）,2006(03).[12] [J].山東農(nóng)機化,2005（4）：1617.[13] [M].北京：高等教育出版社，2001[14] 柯開波,[J].汽車維修與保養(yǎng),2002（1）：3536.[15] [J]. , .[16] 王鳳蘭,[J].(11).[17] [S].北京：高等教育出版社，2007. [18] [J]. 職大學(xué)報, 2005, (04) .[19] [J]. , 2008, (11).[20] LIU H ZH，LU B of the planer system and optimal design of planer[J].Journal of Xi an JiaotongUniversity, 2009,37(3):277281.(in Chinese).[21] Chao C L,Neou control of the planer and driving principle[J].Precision Engineering,2010,24(4):285290. . 致 謝首先感謝系里給予我的支持和幫助，給我們提供了很多便利的條件和良好的環(huán)境，使我們順利的完成了畢業(yè)設(shè)計。再次感謝校內(nèi)實習(xí)工廠，他們給了我參看相關(guān)牛頭刨床資料和實物的機會，并且工廠師傅還耐心的講解了我不懂的地方。特別感謝我的指導(dǎo)教師金慧芳老師及系里的其他教師對我的指導(dǎo)和幫助，是你們的耐心指導(dǎo)才使我最終順利的完成了設(shè)計。也感謝給過我?guī)椭耐瑢W(xué)們。  43