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时间:2020-03-21
《曲柄摇杆机构的优化问题.doc》由会员上传分享,免费在线阅读,更多相关内容在工程资料-天天文库。
1、现代设计理论及方法曲柄摇杆机构的优化问题线性优化2012/3/12姓名:陈正涛班级:机自92班学号:09011029曲柄摇杆机构的优化问题、设计任务设计一个曲柄摇杆机构,当原动件的转角:0=00〜(0o+90。丿,要求从动件摇杆的输出角实现函数卩=00+子(0-00丿A2,其中(po,00分别对应摇杆在右极位置曲柄和摇杆的初始位置角,取曲柄长度11=1,机架的相对长度J4=5o二、确定设计变量上述四杆机构中曲柄a和机架的长度d已知,连杆xl与摇杆的长度x2未知,曲柄和摇杆的位置角(p、0可由四杆的几何关系确定。因此,选择
2、机构的连杆长度和摇杆长度作为待设计的变量12-xl73-x2-X=三、确定目标函数(1)要求设计四杆机构摇杆的期望函数为0=00+?10-00)2设经过设计好的四杆机构实际实现的函数为0寸(X)。先采用(ps尽量的去逼近(P,所以取一系列的输出值(psi与对应位置的期望函数值(pi的平方差之和的最小值作为设计目标,取i=30,目标函数表示为minf(x)=minX-20(<(pi一?si)A2(2)在图一中可求出曲柄摇杆的初始位置角如下:0o=acos[(a+xl)A2+dA2-xOA2]/[2*(a+xl)*d](
3、po=acos[(a+xl)A2+dA2-x2A2]/(2*x2*d)曲柄的转角范围为0o〜(00+90。),将90°分成S等分,则某阶段i,由已知条件曲柄、摇杆的转角期望为0=00+0.5兀*i/s20=00+77—(0—00)八23ti即建立了用xl,x2表示cp的关系式。(3)由图2可求出曲柄摇杆的实际转角如-F:BD=-Ja2+d2—2adcos(pNBDC二acos[(BD2+%22—xl2)/2BD・x2]^BDA=acos[^BD2+d2—a2)/2BD・d]<04、当时,(ps=7i-(/BDC_ZBDA)即建立了用xl、x2表示(ps的关系式。四、确定约束条件(1)杆长的约束条件%1>0,%2>0a+d40。〜50。。Ymin出现在曲柄与机架共线的两位置之一处,如图二所示,可得到以下:yl=acos[xl2+x2z—(d—a)2]/(2%1•x2)(a,d重合共线)y2=180°—acos[xl2+x2z—(d+a)2]/(2xl-x2)(a,d5、拉直共线)40°6、0;a=l;d=5;fx=O;faiO=acos(((a+x(1))人2-x(2)^2+d^2)/(2^(a+x(1))*d));pusiO=acos(((a+x(1))*2-x(2)/(2^x(2)*d));fori=l:50fai=faiO+O・5*pi*i/s;pusi=pusi0+2^(fai-faiO)^2/(3^pi);BD=sqrt(a^2+d^2-2±aied^cos(fai));jBDC=acos((BD*2+x(2)^2-x(l)人2)/(2桂D*x(2)));jBDA=acos((BD^2+d^2)7、/(2*BD丿;iffai>0&&fai<=pi;pusis=pi-(jBDC+jBDA);elseiffai>pi&&fai<=2^pi;pusis=pi-(jBDC-jBDA);endfx=fx+(pusi-pusis)入2;endf=fx;(2)编写约束函数M文件并以文件名mycon保存在MATLAB0录下的work文件夹中。function[g,ceq]=mycon(x)a=l;d=5;g=[x(l)Y+x(2)八2-(d-a)^x(2)*cos(40/180^pi);-(x(l)*2+x(2)八2-(d-a)八8、2)+2*x(l)*x(2)*cos(50/180*pi);(x(l)+x⑵人2-(d+a))-2*x⑴*x(2)*cos(130/180*pi);-(x(l)^2+x(2)人2-(d+a)^2)+2^x(1)*x(2)*cos(140/lSO^pi)];ceq=[];(3)调用优化程序并显示结杲Optimizati
4、当时,(ps=7i-(/BDC_ZBDA)即建立了用xl、x2表示(ps的关系式。四、确定约束条件(1)杆长的约束条件%1>0,%2>0a+d40。〜50。。Ymin出现在曲柄与机架共线的两位置之一处,如图二所示,可得到以下:yl=acos[xl2+x2z—(d—a)2]/(2%1•x2)(a,d重合共线)y2=180°—acos[xl2+x2z—(d+a)2]/(2xl-x2)(a,d
5、拉直共线)40°6、0;a=l;d=5;fx=O;faiO=acos(((a+x(1))人2-x(2)^2+d^2)/(2^(a+x(1))*d));pusiO=acos(((a+x(1))*2-x(2)/(2^x(2)*d));fori=l:50fai=faiO+O・5*pi*i/s;pusi=pusi0+2^(fai-faiO)^2/(3^pi);BD=sqrt(a^2+d^2-2±aied^cos(fai));jBDC=acos((BD*2+x(2)^2-x(l)人2)/(2桂D*x(2)));jBDA=acos((BD^2+d^2)7、/(2*BD丿;iffai>0&&fai<=pi;pusis=pi-(jBDC+jBDA);elseiffai>pi&&fai<=2^pi;pusis=pi-(jBDC-jBDA);endfx=fx+(pusi-pusis)入2;endf=fx;(2)编写约束函数M文件并以文件名mycon保存在MATLAB0录下的work文件夹中。function[g,ceq]=mycon(x)a=l;d=5;g=[x(l)Y+x(2)八2-(d-a)^x(2)*cos(40/180^pi);-(x(l)*2+x(2)八2-(d-a)八8、2)+2*x(l)*x(2)*cos(50/180*pi);(x(l)+x⑵人2-(d+a))-2*x⑴*x(2)*cos(130/180*pi);-(x(l)^2+x(2)人2-(d+a)^2)+2^x(1)*x(2)*cos(140/lSO^pi)];ceq=[];(3)调用优化程序并显示结杲Optimizati
6、0;a=l;d=5;fx=O;faiO=acos(((a+x(1))人2-x(2)^2+d^2)/(2^(a+x(1))*d));pusiO=acos(((a+x(1))*2-x(2)/(2^x(2)*d));fori=l:50fai=faiO+O・5*pi*i/s;pusi=pusi0+2^(fai-faiO)^2/(3^pi);BD=sqrt(a^2+d^2-2±aied^cos(fai));jBDC=acos((BD*2+x(2)^2-x(l)人2)/(2桂D*x(2)));jBDA=acos((BD^2+d^2)
7、/(2*BD丿;iffai>0&&fai<=pi;pusis=pi-(jBDC+jBDA);elseiffai>pi&&fai<=2^pi;pusis=pi-(jBDC-jBDA);endfx=fx+(pusi-pusis)入2;endf=fx;(2)编写约束函数M文件并以文件名mycon保存在MATLAB0录下的work文件夹中。function[g,ceq]=mycon(x)a=l;d=5;g=[x(l)Y+x(2)八2-(d-a)^x(2)*cos(40/180^pi);-(x(l)*2+x(2)八2-(d-a)八
8、2)+2*x(l)*x(2)*cos(50/180*pi);(x(l)+x⑵人2-(d+a))-2*x⑴*x(2)*cos(130/180*pi);-(x(l)^2+x(2)人2-(d+a)^2)+2^x(1)*x(2)*cos(140/lSO^pi)];ceq=[];(3)调用优化程序并显示结杲Optimizati
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