word文檔-東南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院-展示頁(yè)
2025-07-04 19:44本頁(yè)面
【正文】 式表示為 (2) 約束條件 設(shè)計(jì)變量的取值往往受到多方面的限制，這些限制可以用函數(shù)表示成如下形式的約束條件： 連桿機(jī)構(gòu)的約束條件主要有： 1) 幾何參數(shù)邊界約束 為縮小尋優(yōu)范圍，可根據(jù)設(shè)計(jì)要求給出各幾何參數(shù)的上下限，作為邊界約束。 (1) 設(shè)計(jì)變量 設(shè)計(jì)變量的選擇與設(shè)計(jì)任務(wù)要求有關(guān)。前者根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)要求建立目標(biāo)函數(shù)，同時(shí)兼顧動(dòng)力學(xué)方面的一些特性；后者主要根據(jù)動(dòng)力學(xué)要求建立目標(biāo)函數(shù)，而將運(yùn)動(dòng)學(xué)方面的要求作為約束條件。 機(jī)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)一般按如下步驟進(jìn)行：1) 分析設(shè)計(jì)問(wèn)題，明確設(shè)計(jì)要求，確定初始參數(shù)；2) 建立優(yōu)化設(shè)計(jì)數(shù)學(xué)模型，包括設(shè)計(jì)變量、約束條件和目標(biāo)函數(shù)；3) 選用優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，擬定計(jì)算流程；4) 合理選擇設(shè)計(jì)變量初值；5) 編程計(jì)算，結(jié)果輸出（數(shù)據(jù)與圖形），結(jié)果分析。 連桿機(jī)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì) 在連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)中，常會(huì)遇到如下兩類問(wèn)題：一類是設(shè)計(jì)結(jié)果不唯一，即機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)尺寸有多種不同的設(shè)計(jì)方案（例如鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的連桿點(diǎn)精確通過(guò)的軌跡點(diǎn)數(shù)少于九個(gè)時(shí)），需對(duì)這些方案進(jìn)行分析比較，并作出判斷和選擇；另一類是不存在精確解，但要求得與目標(biāo)要求的偏差盡可能小的近似解，例如要求四桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)兩連架桿的對(duì)應(yīng)位置超過(guò)五組，甚至希望機(jī)構(gòu)在一定運(yùn)動(dòng)范圍內(nèi)，兩連架桿對(duì)應(yīng)位置參數(shù)能滿足給定的連續(xù)函數(shù)關(guān)系。前述四桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)剛體導(dǎo)引、函數(shù)生成和軌跡生成等的運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)問(wèn)題均可利用計(jì)算機(jī)來(lái)解決。提高擴(kuò)展內(nèi)容第7章 連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)1. 連桿機(jī)構(gòu)的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和優(yōu)化設(shè)計(jì) 連桿機(jī)構(gòu)的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì) 在用解析法設(shè)計(jì)連桿機(jī)構(gòu)時(shí)，涉及到大量的數(shù)值運(yùn)算，這種繁瑣的計(jì)算工作可由計(jì)算機(jī)來(lái)完成。計(jì)算機(jī)輔助連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本過(guò)程為：(1) 由設(shè)計(jì)者制定設(shè)計(jì)任務(wù)，選定連桿機(jī)構(gòu)類型，建立設(shè)計(jì)的數(shù)學(xué)模型，選擇算法并編制程序；(2) 由計(jì)算機(jī)完成數(shù)值計(jì)算、結(jié)果輸出（數(shù)據(jù)與圖形）和結(jié)果分析。 目前已有專用的連桿機(jī)構(gòu)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)商業(yè)化軟件，可以直接使用。上述問(wèn)題可以通過(guò)如下途徑給予解決：建立一定的評(píng)價(jià)指標(biāo)，基于一定的尋優(yōu)策略和算法，借助計(jì)算機(jī)進(jìn)行計(jì)算，使所設(shè)計(jì)的方案在一定的范圍內(nèi)，最佳地實(shí)現(xiàn)預(yù)定目標(biāo)，此即機(jī)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。 連桿機(jī)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)可分為運(yùn)動(dòng)學(xué)優(yōu)化設(shè)計(jì)和動(dòng)力學(xué)優(yōu)化設(shè)計(jì)。下面以鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)為例，說(shuō)明其運(yùn)動(dòng)學(xué)優(yōu)化設(shè)計(jì)模型的建立方法。例如對(duì)于鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)兩連架桿對(duì)應(yīng)位置參數(shù)實(shí)現(xiàn)給定連續(xù)函數(shù)關(guān)系的設(shè)計(jì)問(wèn)題（），可取設(shè)計(jì)變量為、和；對(duì)于鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)軌跡生成的設(shè)計(jì)問(wèn)題（），可取設(shè)計(jì)變量為。 2) 整轉(zhuǎn)副存在條件 保證鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。 4) 幾何空間約束 對(duì)凸輪機(jī)構(gòu)所占據(jù)空間在各個(gè)方向的尺寸加以限制。 (3) 目標(biāo)函數(shù) 在設(shè)計(jì)空間的可行區(qū)域內(nèi)，每一點(diǎn)都對(duì)應(yīng)一個(gè)可行的設(shè)計(jì)方案，如何從許多可行
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