高速压力机机构综合平衡优化设计

对高速多连杆压力机因机构不平衡而产生机身振动的问题进行研究,提出一套综合平衡优化设计方案.以平衡机构9个质量属性参数为设计变量,以机身三个自由度方向上的动响应幅值线性加权和最小为目标函数,利用遗传算法进行求解.以高速多杆实验压力机为计算实例,得到基于惯性力的传统平衡方案与基于动响应的综合平衡优化方案,对比两者振动响应改进效果,并设计正交试验,通过方差分析研究各优化变量对机身各方向目标响应影响规律.结果 表明,综合平衡优化设计较传统平衡方案可有效改善机身振动,且平衡滑块质量配置是影响平衡效果的最主要因素.     

智能上肢假肢气动平衡机构的优化设计

智能上肢假肢是一种拥有6自由度的仿人体上肢的假肢机构,其肩部舵机驱动大臂做旋转运动,实现假肢的前后摆动。由于该机构肩部关节为垂直关节机构,以及大臂本身重力矩的存在,导致其抓取重物的重量非常有限,故需要考虑平衡大臂重力矩以减小肩部舵机的驱动力矩,为此该智能上肢假肢设计有气动杆平衡机构。通过建立机构运动数学模型,确定机构待优化参数,设计机构目标函数和约束函数,利用MATLAB复合型优化设计算法,解决该约束优化问题,求得综合最优解,获得了优化设计计算结果及其运动仿真图形。     

基于NSGA-Ⅱ的复摆式破碎机多目标优化设计

为提高复摆式颚式破碎机工作能力,以破碎生产率和动颚行程特性值为优化目标,对颚式破碎机进行多目标优化设计。以PE250×400型颚式破碎机为优化对象,以各构件尺寸为优化设计变量,建立机构参数、腔形参数及工作参数等约束条件,构建多目标优化设计模型,利用带精英策略的非支配排序遗传算法(NSGA-II)处理多目标优化模型,得到帕累托(Pareto)最优解集。通过对比两目标的最优解分布,确定出待优化目标间的相互影响规律,并从最优解集中选择出合理参数作为最终设计结果。分析结果表明:文中提出的优化设计方法在获得更大生产率的同时,有效减小了动颚磨损,实现了颚式破碎机的多目标优化设计。     

基于ADAMS的钢筋收线机动力学仿真分析

针对立式钢筋收线机的结构特点,在ADAMS中运用轴套力和多种运动副模拟轴部结构的受力特性,解决了旋转轴使用传统ADAMS建模方法产生过约束的弊端。通过设置载荷及约束、轴承刚度等参数,从而建立了收线机的虚拟样机模型。对收线机进行动力学仿真分析,以减小不平衡惯性力对轴承的动压力为目标,对驱动臂机构的平衡重进行了优化设计,并分析了收线机主轴不同制动方案的合理性。为收线机的优化设计及其它旋转类机构的虚拟样机设计提供了参考依据。     

基于等效静态载荷法的高速轻载机器人的结构动态优化设计

机构在高速运动时将产生较大的惯性力,导致弹性部件的变形而影响定位精度。高速轻载机器人的载荷主要由惯性力引起,而传统结构优化方法无法处理各构件惯性力互相耦合的特点。基于等效静态载荷法(ESL),可将非线性柔性多体系统动力学分析与线性结构静态优化相结合,实现在动态载荷下对结构部件的优化来处理各构件惯性力相互耦合的特点。根据此方法运用两种不同优化形式在Hyper Works中进行拓扑优化设计:一种是对多个部件同时优化分析,另一种是对多个部件单个优化分析(单个优化之后,再进行组装分析)。结果表明,两种优化方法对机构的优化均有一定效果。但在同等约束条件的情况下,对多个部件同时优化要优于对多个部件单个优化,说明该方法对高速轻载机器臂的优化设计是有效的。     

矢量图解法在消除转子惯性力影响机械平衡中的应用

转子在运转过程中,由于其质量分布不均匀产生的与ω2成正比的离心惯性力,会对运动副产生附加动载荷,从而对机械产生一系列不良影响。矢量图解法具有直观形象、简单明了等优点,利用它可以有效分析和解决转子不平衡问题。     

基于虚拟方法的发动机曲柄连杆机构优化设计

为降低多缸发动机曲柄连杆机构的振动,根据多刚体动力学理论,建立了参数化的曲柄连杆机构动态仿真模型,克服了传统的双质量模型中采用惯性力静力等效法的误差,快速获取其动力学特性数据;并结合对机构内主要件强度的有限元分析,改进了主要运动件的原始结构。通过以上工作,改善了曲柄连杆机构的动态特性,降低了发动机的振动,为曲柄连杆机构的优化设计提供了一种可借鉴的方法。     

激励力对发动机机体表面振动影响的仿真分析研究

发动机工作时内部主要激励力包括燃气爆发压力、活塞连杆等运动件惯性力、配气机构激励力和活塞敲击力等,机体表面振动是发动机内部各种激励力叠加的响应,构成成分复杂。通过AVL EXCITE软件,建立有限元与多体动力学联合仿真模型,计算获得不同激励力作用下的机体表面振动信号数据,再通过时域、频谱分析,研究激励力对机体表面振动的影响,从而解决真实发动机难以进行相关试验测试分析的问题,为发动机振动分析与优化设计提供可靠的依据。     

高效液压圆锥破碎机的平衡计算

通过对破碎机的离心力和离心力矩计算,进一步优化破碎机的结构,准确的平衡机器,彻底的消除机器振动,增加设备的使用寿命。     

基于近似模型的高速列车头型多目标优化设计

为改善高速列车气动性能,建立一套高效的多目标气动优化设计方法,对流线型头型进行多目标气动优化设计。建立高速列车流线型头型三维参数化模型,并提取5个优化设计变量;为减少优化设计时间,利用最优拉丁超立方设计方法在优化设计空间中进行均匀采样,利用计算流体力学方法获得对应于各个采样点的气动载荷,利用Kriging代理模型构建优化设计变量和气动载荷之间的近似模型;利用多体系统动力学方法计算气动载荷作用下的高速列车轮重减载率;以气动阻力和轮重减载率为优化目标,利用多目标遗传算法NSGA-II对高速列车流线型头型进行多目标优化。优化设计变量和优化目标均呈现收敛的趋势,采用Kriging近似模型优化计算的Pareto前沿与采用CFD（Computational fluid dynamics,CFD）优化计算的Pareto前沿较为接近。优化后高速列车的气动阻力最多可降低3.27%,轮重减载率最多可降低1.44%,气动阻力最优的头型与轮重减载率最优的头型的主要差异在于中部辅助控制线的变化,前者向内凹,后者则向外凸。     

Kineto-elastodynamic balancing of 4R-four bar mechanisms combining kinematic and dynamic stress considerations

When a mechanism runs at high speed and has elastic links, its links vibrate under the action of forces present on the mechanism. The acceleration field resulting from the vibration of the links develops additional interia forces called kineto-elastodynamic (KED) inertia forces. The present paper takes into account the contribution of the KED inertia forces towards the shaking force and shaking moment while balancing planar mechanisms. Combining kinematic design and dynamic stress considerations an optimal kinematic design of the mechanism satisfying the given aim and optimal cross-sectional areas of the links were determined such that the shaking force trasmitted to the foundations due to the combined effect of rigid-body inertia forces and KED inertia forces is a minimum.     

Transmission optimization of spatial 4-link mechanisms

The design of plane crank-and-rocker linkages with given rocker swing angle, corresponding crank rotation and optimum force transmission are well known problems in kinematic synthesis. This investigation is concerned with the transmission optimization of the skew crank-and-rocker linkage and the skew slider-crank mechanism. The algebraic loci of the moving joints are used to express the lengths of the moving links as a function of a single parameter, the optimum value of which is obtainable as a constrained minimization problem involving 1-parameter scanning. The results are presented in tables as well as in design charts.     

基于ADAMS直线往复振动筛惯性力平衡的研究

利用三维建模软件Pro/E,建立了直线往复振动筛(以下简称振动筛)的实体简化模型;并通过数据交换,导入动力学仿真软件ADAMS中,建立了直线往复振动筛的运动学模型。在适当增大机构尺寸的情况下,对稳定体筛体的惯性力进行了部分平衡设计,减少了整个振动筛的总质心运动范围,使总质心运动稳定,减少了机构的惯性力,进而减少了机构的振动,提高了振动筛的使用寿命。在稳定体填充量不同的几种情况下进行仿真,将各种情况下的惯性力平衡效果进行对比,得出最佳方案,为振动筛或类似机构惯性力的部分平衡提供参考和借鉴。     

惯性力静力等效法计算误差的模拟研究

在计算柴油机曲柄连杆机构运动过程中的惯性力时,由于理论计算公式过于复杂,通常将曲柄连杆机构中的连杆和曲柄按静力等效的原则进行简化。这里用多体系统MBS（Muhi—Bodv System）动力学模拟方法,以S195柴油机为例研究了静力等效法计算曲柄连杆机构惯性力的误差。以期为单缸柴油机曲轴平衡块和辅助动平衡机构的设计提供依据。     

曲柄滑块机构惯性力部分平衡的研究

指出了以往运用质量代换方法对曲柄滑块机构惯性力进行部分平衡的不足，运用MATLAB编程计算重新描绘出分别考虑一级惯性力和二级惯性力时各惯性力的变化曲线，通过优化程序重新估算了使机构中残存的最大惯性力的最小配重条件，并进行了理论对比。     

发动机双轴平衡机构的设计方法研究

基于对发动机进行动力学分析基础上,设计发动机设计双轴平衡机构,达到减弱或消除某次往复惯性力的目的以及尽可能的减小本次倾覆力矩。对比安装使用所设计双轴平衡机构前后振动情况,使用双轴平衡极大地改善了该此类发动机的振动特性,完全平衡了某次往复惯性力,最大限度地消减了此次侧倾力矩。本方法的研究对该类型发动机设计及减振设计都具有很强的实用价值和指导意义。     

基于最小特性值的破碎机机构参数Matlab优化设计

破碎机机构尺寸参数的设计是决定产品性能优劣的关键.选择了量大面广的PE600×900鄂式破碎机产品为研究对象,通过建立以动颚行程特性值最小为目标函数的优化数学模型,利用Matlab优化工具箱中的序列二次规划(SQP)算法,采用直接调用fmincon函数的方式,实现有约束条件下的破碎机机构尺寸参数优化问题的求解.对研究对象的优化结果显示,破碎机排料口处行程特性值为2.47,减小21.84％.其中,垂直行程由56.80mm减少到55.24mm,水平行程由17.99mm增大到22.36mm.机构的运动特性得到改善.既能够有效减轻齿板磨损,又可以显著提高破碎比及生产能力.计算结果表明,产品的生产能力由原来的49.59 m3/h提高到55.04m3/h,提高了18.11％,且传动角依然满足45°≤γ≤55°的要求.此外,优化后的偏心距为18.5mm,略有减小,既不影响破碎物料必要的水平行程,使物料得以充分破碎,又降低了工作时作用在曲柄销轴上的阻力矩,减少功率的消耗,达到节能降耗的目的.因此,该优化达到产品产能大、效率高、寿命长、能耗低、品质好的预期目标.     

基于MATLAB的立式玻璃磨边机传送辊的优化设计

以立式玻璃磨边机传送辊的转动惯量最小为目标,综合考虑传动辊的结构、速度、强度和硬度等约束条件,建立优化设计数学模型。利用MATLAB优化工具箱,对传送辊进行优化设计,优化结果表明,传送辊的转动惯量减少了59.14%,质量减少了59.59%,这样有利于提高传动系统响应的快速性,同时节约制造成本。     

圆锥破碎机的多目标规划设计

为研制符合新型层压破碎工作原理的圆锥破碎机,基于总体平衡模型和散体物料运动学特性,提出圆锥破碎机破碎腔型分层研究模型和腔型优化设计新方法.提出破碎机生产率计算新方法和圆锥破碎机操作模型,建立破碎机腔型优化、生产率优化和破碎产品粒度分布优化的计算模型.研究分析基于层压破碎原理的破碎腔型、生产率和破碎产品粒度之间的相互耦合关系模型,建立圆锥破碎机的多目标规划模型,能够为自主研制开发新型、高效、节能的现代高能圆锥破碎机奠定理论基础.     

基于模糊控制的废金属破碎机负荷平衡控制方法研究

为了解决废金属破碎机的负荷平衡问题,首先提出了利用模糊寻优控制解决废金属原料种类复杂的问题、利用模糊比例积分微分控制解决进料不均匀问题的基本思路;然后在此基础上,设计了模糊控制器,并研究了控制器的参数及取值;最后利用MATLAB/Simulink对控制效果进行仿真分析,并与传统比例积分微分控制效果进行了对比.仿真结果表明:采用模糊控制系统可以更有效地使破碎机负荷在安全范围内保持平衡.