基于MATLAB的小型刨床机构多目标优化设计.pdf

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1、设计与制造摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇2015年第6期(第28卷,总第140期)·机械研究与应用·doi:10.16576/j.cnki.1007-4414.2015.06.039*基于MATLAB的小型刨床机构多目标优化设计周摇昇(南通职业大学机械工程学院,江苏南通摇226007)摘摇要:小型刨床机构属于多杆机构,设计工作的主要部分是杆长和节点坐标等基本结构参数的确定,用传统的方法设计多杆机构,设计时间长,工作量大,而且设计结果不一定是最优的设计。如果能建立多杆机构优化设计的数学模型,并且将多杆机构的基本结构参数作为设计变量,体积最小化和效率最高作为目标函数,运动连

2、续性和空间结构等要求作为设计约束条件,运用MATLAB编制多杆机构优化设计程序,就可以方便快速计算出最优的小型刨床机构。关键词:多目标优化设计;MATLAB;小型刨床机构中图分类号:TH122摇摇摇摇摇摇文献标志码:A摇摇摇摇摇摇文章编号:1007-4414(2015)06-0108-02Multi-ObjectiveOptimizationDesignofSmallPlanerMechanismbasedontheMATLABZHOU摇Sheng(SchoolofMechanicalEngineering,NantongVocationalCollege,NantongJi

3、angsu摇226007,China)Abstract:Smallplanermechanismbelongstothemulti-barlinkagemechanism,themainpartofthedesignistodeterminethelengthoftherodandnodecoordinatesandotherbasicstructuralparameters.Itneedslongtimeandheavyworkloadtode鄄signthemulti-barmechanismwithtraditionalmethods,whilethedesignres

4、ultsarenotnecessarilytheoptimaldesign.Ifamathematicalmodelfortheoptimumdesigntothemulti-barmechanismcanbeestablished,thebasicstructuralparametersofthemulti-barmechanismaresetasthedesignvariables,thevolumeminimizationandhighestefficiencyastheobjectivefunc鄄tion,andrequirementlikethemotioncont

5、inuityandspatialstructureasthedesignconstraintcondition,theoptimalsmallplanermechanismcouldbequicklyandeasilycalculatedbyusingtheMATLABpreparationofmulti-barmechanismoptimiza鄄tiondesignprogram.Keywords:multi-objectiveoptimizationdesign;MATLAB;smallplanermechanism0摇引摇言hv(x)=0摇(v=1,2,…p,p

6、型刨床属于多杆机构,用传统的方法设计多杆多目标优化问题求解的方法主要是构建合适的机构时,先要初步设定多杆机构的部分结构参数,然评价函数。评价函数是由单目标函数组合而成的。后进行推导计算,如果所得结果不符合设计要求,以而单目标函数的求解可以用MATLAB优化工具上过程要重复进行,直至满足设计要求。因此用传统箱中的函数fmincon来实现,其调用格式为:的方法设计多杆机构,设计时间长,工作量大,而且设[x,fval]=fmincon(fun,x0,A,b,Aeq,beq,lb,ub,[1]计结果不一定是最优的设计。如果能建立多杆机nonlcon)。[1-2]构优化设计的数学模型,

7、并且将多杆机构的基本结构2摇建立数学模型参数(杆长、节点坐标)作为设计变量,体积最小和效如图1为小型刨床机构,它的主体机构是由转动率最高作为目标函数,运动连续性和空间结构等要求导杆机构和曲柄滑块机构构成的。作为设计约束条件,运用MATLAB编制多杆机构优化设计程序,就可以方便快速计算出符合设计要求且体积最小效率率最高的小型刨床机构。[2]1摇多目标优化和fmincon函数在工程实际问题中,如果同时要求两个或两个以上目标函数达到最优值,就称为多目标优化设计问题。多目标优化设计数学模型的表达式为:Tmin[