機械優(yōu)化設(shè)計實例-文庫吧資料
2024-10-28 14:27本頁面
【正文】 某項經(jīng)濟技術(shù)指標達到最優(yōu)的設(shè)計參數(shù)。我國目前生產(chǎn)的各種類型的減速器還存在著體積大、重量重、承載能力低、成本高和使用壽命短等問題，與國外先進產(chǎn)品相比還有相當大的差距。目前，機械結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計已成為機械優(yōu)化設(shè)計中的一個重要分支，并且近年來其研究和應用已經(jīng)取得了不少成果。尤其是把它和優(yōu)化方法結(jié)合起來進行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計時，還需要多次地進行有限元分析。,三、進一步的考慮,這時常使用有限元法來計算系統(tǒng)的應力、變形、自振頻率等。對其進行重量最輕結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計，不僅對伸出端點的撓度有要求，而且對主軸系統(tǒng)的第一階自振頻率也有要求。 因此，將主軸簡化后用材料力學公式進行分析的方法也不能滿足工程設(shè)計的需要。故設(shè)計變量取為,三、進一步的考慮,上述主軸優(yōu)化設(shè)計中是把階梯軸簡化成當量直徑的等截面軸進行結(jié)構(gòu)分析的，這只是一種近似分析方法，而其近似程度往往不能令人滿意。即孔徑d、外徑D、跨距Z及外伸端長度a。對于普通機床，并不追求過高的加工精度，對機床主軸的優(yōu)化設(shè)計，以選取主軸的自重最輕為目標，外伸端的撓度是約束條件。一是主軸的自重。 圖82所示的是一個已經(jīng)簡化的機床主軸。為了便于使用材料力學公式進行結(jié)構(gòu)分析，常將階梯軸簡化成以當量直徑表示的等截面軸。為了消除這種差別，可以對設(shè)計變量進行重新標度，使它們成為無量綱和規(guī)格化的設(shè)計變量，并稱這種處理為設(shè)計變量的尺度變換。,2.設(shè)計變量的尺度變換,當各設(shè)計變量之間在量級上相差很大時，在給定的搜索方向上各自的靈敏度也相差很大。 1.目標函數(shù)的尺度變換 在優(yōu)化設(shè)計中，若目標函數(shù)嚴重非線性，致使函數(shù)性態(tài)惡化，此時不論采用哪一種優(yōu)化方法，其計算效率都不會高，而且會使計算很不穩(wěn)定。在多數(shù)情況下，數(shù)學模型經(jīng)過尺度變換后，可以加速優(yōu)化設(shè)計的收斂，提高計算過程的穩(wěn)定性。另外應當盡量減少不必要的約束，不必要的約束不僅增加優(yōu)化設(shè)計的計算量，而且可能使可行域縮小，影響優(yōu)化結(jié)果。,3.約束條件的確定,在選取約束條件時應當特別注意避免出現(xiàn)相互矛盾的約束。性能約束通常與設(shè)計原理有關(guān)，有時非常簡單，如設(shè)計曲柄連桿機構(gòu)時，按曲柄存在條件而寫出的約束函數(shù)均為設(shè)計變量的線性顯函數(shù)。和目標函數(shù)一樣，它們也是設(shè)計變量的可計算函數(shù)。而對于要求再現(xiàn)運動軌跡的機構(gòu)設(shè)計，則應根據(jù)機構(gòu)的軌跡誤差最小的要求建立目標函數(shù)。在機構(gòu)設(shè)計中，當對所設(shè)計的機構(gòu)的運動規(guī)律有明確的要求時，可針對其運動學參數(shù)建立目標函數(shù)。,對于一般的機械，可按重量最輕或體積最小的要求建立目標函數(shù)。 在工程實際中，應根據(jù)不同的設(shè)計對象，不同的設(shè)計要求靈活地選擇某項指標作為目標函數(shù)。,若一項工程設(shè)計中追求的目標是相互矛盾的，這時常常取其中最主要的指標作為目標函數(shù)，而其余的指標列為約束條件。因為采用輕的零部件建造的自身重量最輕的飛機只會促進其它幾項指標，而不會損害其中任何一項。,例如
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