揉面机四杆机构的优化设计_罗中华.pdf

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1、DOI:10.13841/j.cnki.jxsj.2013.06.005第30卷第6期机械设计Vol．30No．62013年6月JOURNALOFMACHINEDESIGNJun．2013*揉面机四杆机构的优化设计罗中华，杨雨(上海建桥学院机电学院，上海201319)摘要:对揉面机四杆机构的优化设计进行了研究。首先，推导出了揉面机四杆机构揉面杆端点的运动轨迹曲线方程。其次，根据揉面杆端点理想轨迹曲线、揉面机容器截面曲线及机构的特点，建立了揉面机四杆机构优化设计的数学3模型。最后，用C++语言和半惩罚函数法编写了揉面机四杆机构的优化设计程序，以容器体积约0．025m、侧壁截面曲线为圆弧曲线和底部

2、截面曲线为直线的容器为例，对揉面机四杆机构进行优化设计，优化结果较令人满意。为提高揉面机产品的性能和为揉面机四杆机构的设计提供了理论依据。关键词:揉面机;四杆机构;优化设计中图分类号:TS211．3文献标识码:A文章编号:1001－2354(2013)06－0044－05随着我国经济快速发展，人们生活水平的不断提线的容器为例对揉面机四杆机构进行优化设计，优化高和生活节奏的加快，各种快餐食品相继出现，像馒结果较令人满意。头、包子等已由家庭自制向社会化生产转变，各种面食大型生产过程已经开始用半机械化或机械化代替手工1揉面机四杆机构的运动学分析方式。而揉面是面食加工中最费力、时间最长的工序之一，且人

3、工操作卫生也很难保证。面对市场需求，各根据文献［2］，可拟出揉面机四杆机构优化设计种揉面机产生，但是大多是凭借经验进行设计，一边设简图如图1所示。其中l1为机架AB的长度，l2为摇杆计，一边使用，一边改进。这样不但造成揉面机生产成AD的长度，l3为曲柄BC的长度，l4为连杆CD段的长本过高，浪费物力、财力、人力，而且揉面机的质量得不度，l5为连杆上DE段的长度，l6为连杆上FM直线段的［1］到保证。长度，r为连杆上圆弧段EF的圆弧半径，θ为DE直线人们在揉面时，一般是右手揉，左手将揉过的面团段与圆弧在E点的切线之间的夹角，φ为圆弧段对应转过一角度后再揉。因此，要求揉面机四杆机构的揉的圆心角，O

4、1为连杆上的圆弧段的圆心，α为机架AB面杆端点当作右手腕，实现轨迹运动，而左手的动作则与负x轴的夹角，β为曲柄BC与x轴的夹角。坐标系原将容器绕本身的轴线转动来实现。为了使揉出来的面点放在容器上表面与容器的轴线的交点处。与手工揉出来的面有相近的质量，要求右手手腕的轨迹与容器截面右下侧和底部的轨迹相近，而左上部的［2］轨迹与工作要求无关。至今还没有见到有关揉面机四杆机构的优化设计的报道。文中对揉面机四杆机构的优化设计进行研究。根据文献［2］确定了揉面机四杆机构优化设计的简图。推导出了揉面机四杆机构揉面杆端点M的运动轨迹曲线方程;根据揉面杆端点理想轨迹曲线、揉面机容器截面曲线及机构的特点等，建立了

5、揉面机四杆机构优图1揉面机四杆机构简图化设计的数学模型。用C++语言和半惩罚函数法编由图1的几何关系可得C点的坐标为:写了揉面机四杆机构优化设计程序，以容器体积约xC=xA－l1cosα+l3cosβ{(1)3y=y+lsinα+lsin0.025m、侧面截面曲线为圆弧曲线和底部截面为直CA13β*收稿日期:2012－05－08;修订日期:2012－12－27基金项目:上海市教育委员会科研创新资助项目(10YZ231)作者简介:罗中华(1956—)，男，湖南湘乡人，教授，博士，研究方向:塑性加工工程中的数值模拟与优化设计。2013年6月罗中华，等:揉面机四杆机构的优化设计45设ψ1为AC连线与

6、x轴的夹角和ψ2=∠CAD，则角φ，即:TT有:X=(x1，x2，…，x12)=(l1，l2，l3，l4，l5，l6，r，xA，yA，α，θ，φ)xC－xA(10)ψ1=arccoslAC(2)2．2目标函数222{l2+lAC－l4ψ2=arccos不妨假设容器截面的侧面为圆弧曲线，底部为直2l2lAC线。图2为计算目标函数和碰撞约束条件的示意图。图22式中:lAC=槡(xC－xA)+(yC－yA)。中，双点划线为容器横截面的内侧面圆弧曲线向圆心由几何关系可得D点的坐标为:收缩和底面直线向上移动了某一距离，收缩和移动的xD=xA+l2cos(ψ1－ψ2){(3)距离由揉面杆的粗细和揉面杆表面

7、到容器表面的距离yD=yA+l2sin(ψ1－ψ2)(即面层厚度)来确定。为了揉面杆不碰撞容器和使揉由几何关系可得E点的坐标为:出来的面与手工揉出来的面有相近的质量，要求图2l5xE=xD+l(xD－xC)中所有双点划曲线不能与揉面杆轴中心线相交。图24(4){l中揉面杆轴中心线与左边双点划线ab相交说明揉面5yE=yD+(yD－yC)l4杆与容器碰撞，即碰撞约束条件遭到破坏。设x轴与线段DC的夹