基于DFM的曲柄摇杆机构的优化设计.pdf

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1、机械设计与制造第10期36MachineryDesign&Manufacture2012年10月文章编号：1001—3997(2012)10—0036—02基于DFM的曲柄摇杆机构的优化设计：l=陈应舒(陕西理工学院，汉中723003)AnOptImumDesignofCrank—RockerMechanismBasedonDFMCHENYing——shu(ShaanxiInstituteofScienceandTechnology，Hanzhong723003，China)【摘要】以最小传动角取得最大值为条件，对曲柄摇杆机构进行了机构优化设计，在不考虑重力、运动副间的摩擦力和各

2、杆件具体建构形状的前提下，确定了合理的目标函数、约束条件及边界条件，建立了机构优化设计的数学模型，编制了优化程序，得出了优化结果。将DFM原理引入设计过程之中，根据该原理提出了对机构优化结果进行处理的两个原则，用具体的设计实例验证了处理原则的正确性，借助于机构优化设计的相似性，指出了该处理原则对其它类似机构优化设计的可借鉴性。关键词：DFM；曲柄摇杆机构；优化设计；数据处理【Abstract】Theoptimumdesignofcrank—rockermechanisminconditionofm~imumiscarriedoutinitsminimumtransmissiona

3、ngle，intheprerequisiteofnotconsideringweight,frictionalforceandthespe—cialformofeachmember,whichdeterminesrational0ectivefunction,constraintconditionandboundarycondition，andconstructsmathematicalmodelofmechanism’Soptimumdesignandprogrolntogetresuh．ThetheoryofDFMtothedesignprocedureisintroduce

4、d．Accordingtothistheory,twoprinciplesofpro—-cessedoptimumresuhareputforward．Thecorrectnessoftheseprinciplesviapracticeexampleisvalidatedandtheitsextensiontoanalogymechanisminaccordancewithsimilarityinmechanicaldesignispointedout．KeyWords：DFM；Crank-RockerMechanism；OptimumDesign；DSP中图分类号：TH16；T

5、H112．1文献标识码：A●1—日ZU_．—舌—一时，将DFM的原理引入其设计过程之中是解决该问题的有效方法之一。作为铰链四杆机构基本形式之一的曲柄摇杆机构，由于其具有运动副接触面积大、润滑方便、磨损较轻、运转可靠等诸多优点而在T程实际中得到了广泛应用。曲柄摇杆机构的设计与制造也就自然而然地成了工程技术人员必须经常面对的问题。当按给定的形成速比系数，并要求所设计出的曲柄摇杆机构具有较佳的传力特性来设计该机构时，常用的方法是按最小传动角大于或等于许用传动角Iv]的条件来完成设计。但是，由于是以曲柄摇杆机构中个杆件长度值为自变量的多元函数，若用传统方法图1曲柄摇杆机构爪恿图在个杆件长

6、度范围内选出合理值，使得该机构的传历特性最佳，2建立模型其设计难度显然很大。最容易想到的方法就是优化设计。然而利2．1建立目标函数用优化设计所得到的设计结果还必须用合理的方法进行处理后由于机构的传动角越大，一般其传动性能也越好，所以，为了才会具有较好的可制造性并使所需性能进一步改进。否则设计的使所设计出的机构具有具有较佳的传动陛能，这里把曲柄摇杆机构工程意义就无法很好地显现出来。对生产过程的指导作用就会大的最小传动角～取得最大伯作为目标函数。在如图l所示的曲柄打折扣。摇杆机构ABCD中，各杆件的长度分别为：A—B=a，丽岛，面，D—A=DFM是一种面向制造的设计方法，其主要思想是

7、在产品设d。为了简化计算，令：l-=b／a，m=c／a，n=d／a。在ABCD和AB～CD中：计中不但要考虑功能和性能要求，而且要同时考虑制造的可能性、高效性和经济性，即产品的可制造性。其目标是在保证产品功／_B，C，D'=arccos(1)二tm能和性能的前提下，使制造难度降低，制造成本最低。实践表明，c。旦±(2)在利用优化设计方法，按—[]来进行曲柄摇杆机构的设计★来稿日期：2011-12—17★基金项目：陕西省教育厅重点实验室重点科研项目(05JS15)第l0期陈应舒：基