機械優(yōu)化設計實例-wenkub.com
2025-02-03 16:09 本頁面
【正文】 下面介紹建立減速器優(yōu)化設計數(shù)學模型時，如何選擇設計變量、目標函數(shù)和約束條件的一般原則。 第三節(jié)圓柱齒輪減速器的優(yōu)化設計 ? 圓柱齒輪減速器是一種使用非常廣泛的機械傳動裝置。有限元法是一種數(shù)值計算方法，它能夠精確地對大多數(shù)機械結(jié)構(gòu)件進行結(jié)構(gòu)分析，但其計算量相當大。 ? 圖 83所示的機床主軸為三支承系統(tǒng)，受有力和力矩的作用。由于機床主軸內(nèi)孔常用于通過待加工的棒料，其大小由機床型號決定，不能作為設計變量。一是主軸伸出端 C點的撓度。下面以兩支承主軸為例說明其優(yōu)化設計的全過程。靈敏度大的，則搜索變化快，否則相反。下面分別對目標函數(shù)、設計變量和約束函數(shù)的尺度變換作一簡要介紹。因為相互矛盾的約束必然導致可行域為一空集，使問題的解不存在。 ? 如前所述，約束條件可分為性能約束和邊界約束兩大類。若對機構(gòu)的動態(tài)特性有專門要求，則應針對其動力學參數(shù)建立目標函數(shù) 。以下的意見可作為選擇時的參考。因此選擇飛機自重作為優(yōu)化設計的目標函數(shù)應該是最合適的了。因此應當對所追求的各項指標進行細致的分析，從中選擇最重要最具有代表性的指標作為設計追求的目標。 ? 目標函數(shù)是一項設計所追求的指標的數(shù)學反映，因此對它最基本的要求是能夠用來評價設計的優(yōu)劣，同時必須是設計變量的可計算函數(shù)。例如材料的機械性能由材料的種類決定，在機械設計中常用材料的種類有限，通?？筛鶕?jù)需要和經(jīng)驗事先選定，因此諸如彈性模量、泊松比、許用應力等參數(shù)按選定材料賦以常量更為合理 。片面強調(diào)簡潔，則可能使數(shù)學模型過份失真，以致失去了求解的意義。 ? 步驟 4)和 5)對機械設計工作者來說，通常不存在原則上的困難，這一點將結(jié)合實例來說明。對求導非常困難的問題則應選用直接解法，例如復合形法 。在比較各種可供選用的優(yōu)化方法時，需要考慮的一個重要因素是計算機執(zhí)行這些程序所花費的時間和費用，也即計算效率。 ? 4)準備必要的初始數(shù)據(jù)并上機計算。 通過對機床主軸結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計、齒輪減速器優(yōu)化設計、平面連桿機構(gòu)優(yōu)化設計等工程實例的分
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