基于稳健性的肘杆传动机构的优化设计.pdf

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1、·机械制造·彭正弘·基于稳健性的肘杆传动机构的优化设计基于稳健性的肘杆传动机构的优化设计彭正弘(河海大学机电工程学院，江苏常州213022)摘要：采用复数矢量法建立了肘杆传动机构的运动方程．运用稳健设计原理．以肘杆传动机构的几何参数为设计变量．以满足曲柄摇杆机构及滑块位移条件为约束．以滑块冲压阶段的最大速度以及速度波动为目标函数，同时考虑杆件制造误差的影响，采用具有正态分布参数的蒙特卡洛法采样和多目标遗传算法对机构进行稳健性优化设计。优化结果表明．该方法更符合实际情况，且当设计变量发生变异时，能有效保证机构性

2、能。关键词：肘杆机构；稳健优化设计；多目标遗传算法；蒙特卡洛法中图分类号：TH112文献标志码：A文章编号：1671-5276(2012)05-0018-03OptimizationDesignofElbow-barTransferMechanismBasedonRobustDesignPENGZhenghong(MechanicalEngineeringCollege，HHU，Changzhou213022，China)Abstract：Themotionequationsofelbow-bartransf

3、ermechanismaresetupwiththemethodofcomplexvector．Therobustoptimizationdesignmethodisappliedtoelbow-bartransfermechanism，withthegeometricalparametersasdesignvariables，thecrank—rockermechanismandslideblockdistanceasconstraint．minimumofthemaximumspeedandspeedfl

4、uctuationduringthestampingstageasobjectfunction，aswellastheefectsofthemanufacturetolerancesareconsiderated．MentocarlowithnormaldistributionisusedassamplingmethodandMOGA(multi—objectgeneticalgorithms)asoptimizationmethod．Theresultsprovethemethodcanbeusedtome

5、ettherealconditions，comparedwiththetraditionaloptimizationdesign，moreoverwhendesignparametersarelittleunceaain~，thefunctionofelbow-bartransfermechanismisensuredbythemetyod．Keywords：elbow—barmechanism；robustdesign；MOGA；mentocarlomethod11eL+02=yi—x+l3e‘3(2)0引

6、言将上式展开，取实部和虚部分别相等，得llcos0l+f2cos02=一x+l3cos03(3)实现机械压力机低速锻冲的方法很多，其中连杆机构Zlsin01+f2sinO2=，，+sinO3(4)具有结构简单、工作可靠的优点。由于多连杆机构的设计参数通常较多，目前许多研究中采用优化计算以获得机构的最佳参数。传统的优化计算方法计算出的参数是精确值，没有考虑到杆件实际加工中存在的制造误差，且传统优化方法极易陷入局部最优解，而难以得到全局最优解。为此．采用稳健设计理论，考虑设计变量的变差，采用实数编码的改进遗传算法

7、对肘杆机构进行稳健优化设计，这是一种具有工程实用价值的机构设计方法。1机构数学模型图1肘杆传动机构1．1机构运动方程的建立对式(3)和式(4)求导，得：-1ltOIsin01-l22sinO2=一13Ok3sin03(5)肘杆机构如图1所示，其中：f，1：，f3，14，1，为各杆fl1cos0l+Z2O92COS02=13cos03(6)的长度，0，02，03，04，05，06为各杆对应的转角。当1，z2，l3，，y，0。已知时，即可求得02，03，将02，03使用复数矢量法建立该机构滑块的运动方程为：代入(

8、5)和(6)，可求的：，。l1+Z2=++13(1)同理．根据复数矢量法可得：-其复数形式为：—+—4l2+Z5=14(7)作者简介：彭正弘(1986一)，男，甘肃景泰人，硕士研究生，研究方向为优化设计。·18·http：∥ZZHD．chinajourna1．net．cnE-mail：ZZHD@chainajouma1．net．Crl《机械制造与自动化》·机械制造·彭正弘·基于稳健性的肘杆传动机构的