基于Matlab的四杆机构优化设计简介

介绍了Matlab优化工具箱的使用方法和在机械优化设计中的应用。通过分析,建立了四杆机构优化设计的数学模型,并用Matlab优化工具箱实现了四杆机构优化设计,提出了MATLAB进行机械优化设计的一般方法和步骤。     

基于SimMechanics和iSIGHT的平面四杆机构的运动仿真和优化

以平面四杆机构为典型算例,应用MATLAB/SIMULINK中的SimMechanics模块建立机构运动模型,并进行仿真分析.应用iSIGHT对模型进行预订轨迹的尺度优化设计,为机构仿真和优化提供了一种高效、直观的仿真手段,为其他机构的仿真和优化提供了借鉴.     

基于MATLAB与ADAMS的四杆机构优化设计与仿真

以平面四杆机构为研究对象,为了得到符合预定轨迹且杆长最短的四杆机构,运用MATLAB建立模型并对其进行优化设计,得到各杆长的最优解。在最优解的基础上,对结果进行ADAMS仿真,进一步确定优化结果,使四杆机构能在质量最轻、结构最紧凑的情况下得到规定的轨迹。     

平面四杆机构的优化设计及运动仿真

分析平面四杆机构的基本特性,研究并简化了平面四杆机构的数学模型,并在此基础上对数学模型进行编程求解。利用SolidWorks按照优化数据对四杆机构进行三维造型,在COSMOSMotion中对四杆机构进行运动仿真和分析,得到测量数据,再对测量数据和期望数值进行对比分析,最终检验了优化设计结果。     

基于等效静态载荷法的平面四杆机构的结构动态优化设计

介绍并推导了等效静态载荷法(ESLM),并将其应用于结构动态优化设计.通过HyperWorks软件对平面四杆机构进行动力学分析,得到了最大动应力.运用等效静态载荷法(ESLM),把动态载荷转化为等效静态载荷,进而在HyperWoks中实现了平面四杆机构在动应力约束下的的形状优化设计.动态优化设计结果为四杆机构各杆件的形状设计提供了参考,体现出了基于等效静态载荷的形状优化方法在机械结构动态优化设计过程中具有重要的理论意义和实际的应用价值.     

基于MATLAB运动仿真的平面多连杆机构优化设计

以一种平面八连杆为例建立了平面多连杆机构的运动分析数学模型,应用MATLAB软件进行了优化设计和仿真分析,为机构优化设计提供了一种高效、直观的仿真手段,提高了对平面多连杆机构的分析设计能力.同时,也为其他机构的仿真设计提供了借鉴.     

基于MATLAB优化工具箱的机械优化设计

以四杆机构为例,介绍了MATLAB优化工具箱在机械优化设计中的应用,根据曲柄连杆机构的设计要求和特点,建立了曲柄连杆机构的优化设计数学模型.以曲柄连杆机构对应位置实际输出值与期望函数值的平方偏差之和的最小值作为实际目标进行优化.利用MATLAB优化工具箱来求解机械优化问题,具有编程简单、设计效率高的特点.     

采用改进差分进化算法的四杆机构轨迹优化

为了降低轨迹生成四杆机构所产生的横向和纵向误差,提高四杆机构的运动精度。采用了改进差分进化误差函数法对平面四杆机构轨迹进行优化,实现横向和纵向误差值最小化。建立平面四杆机构直角坐标系,分析连杆运动的相关设计参数,构造优化目标函数,采用改进差分进化误差函数对四杆机构多目标变量进行优化。结合具体实例,采用MATLAB软件对优化的四杆机构参数进行仿真,并且与欧几里得距离误差函数方法进行对比。仿真结果显示:欧几里得距离误差函数方法所产生的横向和纵向误差最大值分别为1.6×10~(-3)m和2.4×10~(-3)m,而采用改进差分进化误差函数法所产生的横向和纵向误差最大值分别为1.0×10~(-3)m和1.4×10~(-3)m,横向和纵向误差分别减少了37.5%和41.7%。采用改进差分进化误差函数法优化平面四杆机构,可以提高四杆机构运动精度。     

爬楼轮椅后腿机构优化设计

爬楼轮椅后腿机构是典型的平面二自由度五杆机构,为了提高轮椅的运动性能,在对轮椅后腿运动学分析及对其关键点受力分析的基础上,以五杆机构中2连架杆和1连杆的杆长为设计变量,以并联机构的雅可比条件数均值为目标函数,给出约束条件,采用非线性遗传算法对轮椅后腿机构进行优化设计。之后在MATLAB中对五杆机构优化前后的运动轨迹及关键点的受力情况进行仿真分析,通过对比发现,优化后的雅可比条件数明显减小,五杆机构的活动空间更加紧凑,有效避免了机构的奇异位形,使轮椅后腿的位姿调节更加灵活;后腿机构关键点处受力明显减小,有效减少了工作过程中噪声的产生,使轮椅运行更加平稳。总之,优化设计使轮椅的各项性能得到了明显提升。     

改进差分进化算法在四杆机构中的应用

针对平面四杆机构应用广泛,但轨迹偏差较大的问题,利用基于天牛须搜索的差分进化算法(BASDE)的新方法,旨在探讨改进差分进化算法,并减小四杆机构轨迹偏差,寻找更加合理的结构尺寸.通过MATLAB软件仿真的结果,可以看出四种优化方法中BASDE优化速度更快,收敛精度更高优化结果更好.将优化结果通过三维建模,在ADAMS软...     

平面四杆机构综合数值比较法的研究

提出了平面四杆机构综合（包括函数综合、轨迹综合和导引综合等三类基本问题）的数值比较法。在研究了四杆机构的连杆转角曲线和主从动连架杆转角曲线的基本特征后,根据当今计算机的强大的计算、存储、比较、检索与图形能力,对四杆机构综合的三类基本问题提出了相应的转化方法,均可以求出一系列基本满足给定要求的解,而后再根据每类问题提出的约束条件进行优化,得到满意解。利用该软件开发的软件可实现连杆机构综合的自动化与可视化。     

四杆直线导向机构综合新方法的研究

提出了四杆直线导向机构综合的数值比较法,运用鲍尔点附近的连杆曲线以３阶精度逼近给定的直线,建立起了连杆曲线中具有直线段的四杆机构数据库。将给定的直线段条件与数据库中的参数进行比较,即可得到一系列满意的四杆直线导向机构。该数值比较法解决了四杆直线导向机构综合的难题。应用该方法编制了一套四杆直线导向机构综合的设计软件,对单、双直线导向机构进行了综合与仿真,实现了导路上无摩擦、磨损的四杆直线导向机构综合的自动化与可视化,大大缩短了设计周期。     

平面连杆机构的CAD及动态模拟

本文以平面连杆机构设计的机构封闭矢量方程解析法为基础，对于平面四杆机构设计中实现连杆预定位置、实现轨迹及实现连架杆对应位置这三类问题，建立了ＣＡＤ的计算系统和相应的机构运动再现的动态模拟显示系统。并能有效地在微机上完成初始值的确定、精确求解、结果验证和一些检验项目等内容，从而可形成一套较实用的平面机构设计的ＣＡＤ系统。     

Optimum synthesis of the four-bar function generator in its symmetric embodiment: the Ackermann steering linkage

The problem of optimum synthesis of the planar four-bar function generator is investigated and the practical case of the Ackermann steering linkage considered as an example. The reduced number of design parameters of this symmetric four-bar linkage allowed inspecting the design space of various types of objective functions through 3D representations, and their properties suggestively highlighted. For practical purposes, the numerical results were summarized in a set of parametric design-charts useful to the automotive engineer in conceiving the steering linkage of a new vehicle.     

任意分布参数平面连杆机构运动精度可靠性灵敏度设计

将可靠性设计理论与灵敏度分析方法相结合,讨论了任意分布参数平面连杆机构运动精度可靠性灵敏度设计问题。首先,结合机构精确度理论和可靠性理论,提出任意分布参数平面机构运动精度可靠性评估方法。然后,引入灵敏度设计理论,推导出任意分布参数平面机构运动精度可靠性灵敏度设计方法。最后,以平面四杆机构为例,详细阐述了设计参数的改变对平面连杆机构运动精度可靠性的影响,为平面连杆机构的运动精度可靠性设计和可靠性维护提供了理论依据。     

制造误差对四杆机构轨迹综合精度的影响分析

通过建立杆长制造误差对平面四杆机构轨迹综合精度影响的数学模型,确定了杆长制造误差的敏感系数,分析了杆长制造误差对轨迹综合精度的影响规律。设计实例说明,合理设计四杆机构杆长制造公差,可使机构既满足精度要求又降低制造成本。     

平面四连杆机构位置综合的最小误差算法

针对平面连杆运动位置数多于确定机构的精确点数的运动综合问题,提出运用最小误差为目标函数的参数辩识法算法。通过分析典型的平面四连杆机构的非线性解析方程,根据给定的位置,分解方程,构建线性方程组,引入最小误差目标函数和伪逆的处理方法,得出最优的参数值。通过例证说明该算法的正确性、通用性和有效性。     

契贝谢夫四连杆机构的优化设计与应用

优化了契贝谢夫平面四杆机构。首先,利用解析法,建立了契贝谢夫平面四杆机构的数学模型,通过对机构理想的运动曲线的分析,确定了约束方程和目标函数。其次,使用Adams软件中参数化设计与分析方法优化了杆件的长度,得到了较好的运动轨迹。最后,将此机构应用到一自由度轮腿式行走机器人的设计,其仿真实验表明,此机器人在行走的过程具有较好的稳定性。该机构能够为研究低功耗、低成本、易控制的腿式行走机器人提供设计依据,方法实用可行。     

基于Pro/ MECHANICA实现铰链四杆机构的优化设计

根据铰链四杆机构的特点以及传统设计方法存在的问题,提出了在Pro/MECHANICA环境下实现铰链四杆机构优化设计的方法。通过具体的设计实例,定义约束条件和目标函数,将设计过程可视化和参数化,复杂的计算过程由计算机完成,最终得到符合条件的设计结果,并可在Pro/E环境中升级模型,得到其优化的实体模型。