現(xiàn)代設(shè)計在機械設(shè)計中的應(yīng)用_第1頁
現(xiàn)代設(shè)計在機械設(shè)計中的應(yīng)用_第2頁
現(xiàn)代設(shè)計在機械設(shè)計中的應(yīng)用_第3頁
現(xiàn)代設(shè)計在機械設(shè)計中的應(yīng)用_第4頁
現(xiàn)代設(shè)計在機械設(shè)計中的應(yīng)用_第5頁
已閱讀5頁,還剩12頁未讀, 繼續(xù)免費閱讀

下載本文檔

版權(quán)說明:本文檔由用戶提供并上傳,收益歸屬內(nèi)容提供方,若內(nèi)容存在侵權(quán),請進行舉報或認領(lǐng)

文檔簡介

第一章現(xiàn)代設(shè)計概述現(xiàn)代設(shè)計是新理論與計算機相結(jié)合的產(chǎn)物.它是以思維科學(xué)、設(shè)計理論系統(tǒng)工程為基礎(chǔ),以段以計算機為工具的各種技術(shù)和程序的總和特別是對一些復(fù)雜的計算及繪圖,只能采取近似計算及作圖,影響了設(shè)計的質(zhì)量.計算機輔助設(shè)計(CAD)可把人們的經(jīng)驗、智能和創(chuàng)造力與計算機高速運算的功能有機地結(jié)合起來。有利于發(fā)揮人和機器的各自特長,大大加速設(shè)計進程.借助于CAD系統(tǒng),我們可以用精確計算代替近似計算,用計算機繪圖代替手工繪圖,從而使設(shè)計理論和結(jié)果日趨完善.一、傳統(tǒng)設(shè)計與現(xiàn)代設(shè)計(一)傳統(tǒng)設(shè)計傳統(tǒng)設(shè)計是以經(jīng)驗總結(jié)為基礎(chǔ),運用力學(xué)和數(shù)學(xué)而形成的經(jīng)驗、公式、圖表、設(shè)計手冊等作為設(shè)計的依據(jù),通過經(jīng)驗公式、近似系數(shù)或模擬方等方法進行設(shè)計。傳統(tǒng)設(shè)計在長期運用中得到不斷的完善和提高,是符合當(dāng)代技術(shù)水準的有效設(shè)計方法。但由于所用的計算方法和參考數(shù)據(jù)偏重于經(jīng)驗的概括和總結(jié),往往忽略了一些難解或非主要因素,因而造成設(shè)計結(jié)果的近似性較大,也難免有不確切和失誤。此為,在信息處理、參量統(tǒng)計和選取、經(jīng)驗或狀態(tài)的存儲和調(diào)用等還沒有一個理想的有效發(fā)法,解算和繪圖也多用手工完成,所以不僅影響設(shè)計速度和設(shè)計質(zhì)量的提高也難以做到精確和優(yōu)化的效果。傳統(tǒng)設(shè)計對技術(shù)與經(jīng)濟、技術(shù)與美學(xué)也未能做到很好地統(tǒng)一,使設(shè)計帶來一定的局限性。這些都是有待于進一步改進和完善的不足之處。限于歷史和科技發(fā)展的原因,傳統(tǒng)設(shè)計方法基本上是一種以靜態(tài)分析、近似計算、經(jīng)驗設(shè)計、手工勞動為特征的設(shè)計方法。顯然,隨著現(xiàn)代科技技術(shù)的飛速發(fā)展,生產(chǎn)技術(shù)的需要和市場的競爭,以及先進設(shè)計手段的出現(xiàn),這種傳統(tǒng)設(shè)計方法已難以滿足當(dāng)今時代的要求,從而迫使設(shè)計領(lǐng)域不斷研究和發(fā)展新的設(shè)計方法核技術(shù)。(二)現(xiàn)代設(shè)計現(xiàn)代設(shè)計是過去長期的傳統(tǒng)設(shè)計活動的延伸和發(fā)展,它繼承了傳統(tǒng)設(shè)計的精華,吸取了當(dāng)代科技成果和計算機技術(shù)。與傳統(tǒng)設(shè)計相比,它則是一種以動態(tài)分析、精確計算。優(yōu)化設(shè)計和CAD為特征的設(shè)計方法。(三)現(xiàn)代設(shè)計與傳統(tǒng)設(shè)計的比較系統(tǒng)方法手段傳統(tǒng)設(shè)計靜態(tài)經(jīng)驗手工現(xiàn)代設(shè)計動態(tài)科學(xué)計算機第二章現(xiàn)代設(shè)計在機械設(shè)計中的應(yīng)用分析現(xiàn)代設(shè)計是將現(xiàn)代設(shè)計方法應(yīng)用于機械設(shè)計中去:一、創(chuàng)新設(shè)計在機械設(shè)計中的應(yīng)用(一)創(chuàng)新設(shè)計分類機械系統(tǒng)的創(chuàng)新在很大程度上取決于機構(gòu)的創(chuàng)新,創(chuàng)新設(shè)計的方法有兩類:一類是指首創(chuàng)、突破及發(fā)明;另一類是選擇常用機構(gòu),并按某種方式進行組合,綜合出可實現(xiàn)相同或相近功能的眾多機構(gòu),為創(chuàng)新設(shè)計開辟了切實可行的途徑。(二)平動齒輪傳動裝置的創(chuàng)新設(shè)計實例分析一、機構(gòu)串聯(lián)組合:平行四邊形機構(gòu)與外齒輪機構(gòu)進行串聯(lián)組合,由于外齒輪Z1隨同連桿做平動,稱為平動齒輪傳動機構(gòu)。設(shè)曲柄長度等于二齒輪中心距根據(jù)機構(gòu)瞬心原理,可有:平動齒輪傳動機構(gòu)v=v=必r=必一勺

plp22222演變后平動齒輪傳動

進行整理后,可有:i122—Z]+z2平行四邊形機構(gòu)與外嚙合齒輪組合后,可獲得增速機構(gòu)。但外形尺寸過大,應(yīng)用受到限制。平行四邊形機構(gòu)與內(nèi)嚙合齒輪的串聯(lián)組合平動內(nèi)嚙合齒輪機構(gòu)根據(jù)機構(gòu)瞬心原理,可有:i=-Z212Z]-z2當(dāng)二輪齒數(shù)差較小時,可獲得大傳動比的減速機構(gòu)。并聯(lián)組合原理的應(yīng)用:采用三套互成120°進行整理后,可有:i122—Z]+z2平行四邊形機構(gòu)與外嚙合齒輪組合后,可獲得增速機構(gòu)。但外形尺寸過大,應(yīng)用受到限制。平行四邊形機構(gòu)與內(nèi)嚙合齒輪的串聯(lián)組合平動內(nèi)嚙合齒輪機構(gòu)平動齒輪并聯(lián)組合機構(gòu)圖三環(huán)減速器的內(nèi)齒輪做平動,不能減小尺寸和重量,做平動的環(huán)板的慣性力的平衡難度大,難以在高速下運轉(zhuǎn)。

演變后平動齒輪并聯(lián)組合機構(gòu)圖相對運動原理的應(yīng)用:采取外齒輪做平動,內(nèi)齒輪輸出,,可得到下圖的平動齒輪機構(gòu)。根據(jù)機構(gòu)瞬心原理,可有:平動齒輪機構(gòu)圖i=-^12z2_Z1當(dāng)二輪齒數(shù)差較小時,可獲得大傳動比的減速機構(gòu)。為平衡外齒輪的慣性力,采用三套互成120°的平動齒輪機構(gòu)并聯(lián)組合。改進后平動齒輪并聯(lián)組合機構(gòu)圖

采用機構(gòu)演化與變異原理,縮短機架尺寸,可得到下列機構(gòu)。創(chuàng)新后實物機構(gòu)簡圖結(jié)構(gòu)創(chuàng)新:用偏心軸代替平行四邊形機構(gòu)創(chuàng)新后實物機構(gòu)圖小結(jié):該裝置具有傳動比大、體積小、結(jié)構(gòu)緊湊、傳動效率高等特點。研制過程中使用了機構(gòu)的串聯(lián)組合原理、并聯(lián)組合原理、相對運動原理、演化與變異原理以及機構(gòu)創(chuàng)新等創(chuàng)新方法。二、優(yōu)化設(shè)計在機械設(shè)計中的應(yīng)用(一)優(yōu)化設(shè)計概述優(yōu)化設(shè)計是一種現(xiàn)代設(shè)計方法,在機械設(shè)計中有著廣泛的應(yīng)用。近些年來,優(yōu)化設(shè)計所解決的問題,量大面廣,可以說成效卓著。從機構(gòu)的最優(yōu)化綜合到機械零部件以至整機或系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計都做了大量的工作,這些成果已經(jīng)產(chǎn)生了深刻的社會效益與明顯的經(jīng)濟效益。(二)四連桿機構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計在機械優(yōu)化設(shè)計中數(shù)學(xué)模型建立的方法以及優(yōu)化設(shè)計技術(shù)在機械設(shè)計中的應(yīng)用實例:1如圖2.1-1所示為平面鉸鏈四桿機構(gòu)。各桿的長度分別為\、12、13、/4;主動桿1的輸入角為中,相應(yīng)于搖桿3在右極位(桿1與桿2伸直位置)時,主動桿1的初始位置角為%從動桿的輸出角為寸,初始位置角為*0。試確定四桿機構(gòu)的運動參數(shù),使輸出角*=/甲°,*°)的函數(shù)關(guān)系,當(dāng)曲柄從中o位置轉(zhuǎn)到平〃=甲。+90°時,最佳再現(xiàn)下面給定的函數(shù)關(guān)系*=*+3(甲一甲)2(1)E03兀0已知匕=1,14=5,其傳動角允許在45°<Y<135°范圍內(nèi)變化。PP圖2.1-1平面鉸鏈四桿機構(gòu)簡圖(1)數(shù)學(xué)模型的建立在這個設(shè)計問題中,已經(jīng)給定了兩根桿長^1=1l4=5,且中。和*0不是獨立的參數(shù),因為中=arccos(/+1)2+12-12—1243中=arccos2(1+1)1124W=arccos(l,+匕)2T;—l;22ll"~334(3)W=arccos(l,+匕)2T;—l;22ll"~334(3)所以只剩下兩個獨立的參數(shù)l2和13。故,取設(shè)計變數(shù)為1112(4)對于復(fù)演預(yù)期函數(shù)的機構(gòu)設(shè)計問題,可以按期望機構(gòu)的輸出函數(shù)與給定函數(shù)的均方根誤差達到最小來建立目標(biāo)函數(shù),即或者_pm[W—w]2d中E中—Tm0TminE=jTm[w—W]2d甲Tmin中0由于w和wE均為輸入角中的連續(xù)函數(shù),為了進行數(shù)值計算,劃分為30等分,將上式改寫為梯形近似積分計算公式可將既,Tm]區(qū)間f(x)=膺[(W.-WEj)2(T.-T.1)]j=2+2[(W1—WE1)2(T1—T0)+(W30—WE30)2(T30(5)一%9)]式中Wj代表當(dāng)T=Tj時機構(gòu)從動桿的實際輸出角;WEj則代表復(fù)演預(yù)期函數(shù)中當(dāng)T=T.時對應(yīng)的函數(shù)值,也就是欲求的機構(gòu)從動桿的理想輸出角。Wj直按式2-1W=丸一a-Pjjj12+12—12a=arccos-43=arccosj211j3LP=arccos12+12—12—j4=arccosj211j4L1=[12+12--211cosT]1/2=[26—j1414j計算,Wj值可由下面的式計算12+X2—X221x

j212+24-^10!j10cosT.]1/2(6)目標(biāo)函數(shù)是一個凸函數(shù),其等值線圖如圖2.2-1(b)所示。由于要求四桿機構(gòu)的桿1能夠做整周轉(zhuǎn)動,且機構(gòu)的最小傳動、最大傳動角據(jù)此根據(jù)四桿機構(gòu)的曲柄存在條件,得不等式約束條件曾)=-x<05=-x2<0(8)g3(x)=-C1-x+6<0g(x)=-x+x-4<0(10)g(x)=-x+x一4<0(11)根據(jù)機構(gòu)的傳動角條件有C°y.<cos4Sco,>cos135因為minmax12+12-(/-1)2QOS=_34_Lmin21123(12)12+12-1+1)2QOS=2_3__4Lmax21123所以得不等式約束條件為(13)g(x)=x2+x2-1.414Xx-16<061212(14)g(x)=-x2-x2-1.4142xx+36<0在上面所述的7個約束條件中,(7)式(11)式的約束邊界是直線(15)(14)式(15)式的約束邊界為橢圓,如圖2.2-1(a)所示。在設(shè)計空間(即由氣和X2所構(gòu)成的平面)內(nèi)組成一個可行設(shè)計區(qū)域,即陰影線所包圍的部分。(a)可行設(shè)計區(qū)域;(b)搜索軌跡圖2.2-1平面四桿機構(gòu)優(yōu)化設(shè)計優(yōu)化計算結(jié)果上述設(shè)計問題是屬于二維的非線性規(guī)劃問題,具有七個不等式約束條件,其中主要的是g63)和g*)?,F(xiàn)采用約束隨機方向搜索法來求解。如圖2.2(b)所示,取初始點x(o)=4.5,x*=4,實驗步長%=0.1,目標(biāo)函數(shù)值的收斂精度e廣10一4,步長的收斂精度為e2=10一4,隨機方向數(shù)取為100。經(jīng)過約9次迭代,其最優(yōu)解為x*=4.1286,x2=2.3325,f(x*)=0.0156據(jù)此,最終的設(shè)計方案的參數(shù)為l=1,l=4.1286/=2.3325/=5%=26。28'叩0=100^08'二、穩(wěn)健性設(shè)計在機械設(shè)計中的應(yīng)用及實例(一)穩(wěn)健設(shè)計穩(wěn)健性也叫魯棒性,是指其設(shè)計變量、噪聲因素以及質(zhì)量特性和目標(biāo)函數(shù)的確立基于容差模型的角位移再現(xiàn)機構(gòu)的穩(wěn)健優(yōu)化設(shè)計數(shù)學(xué)模型和機構(gòu)運動質(zhì)量的穩(wěn)健性。1、實例1連桿角位移的四桿機構(gòu)穩(wěn)健優(yōu)化設(shè)計試設(shè)計連桿角位移的鉸鏈四桿機構(gòu).由于安裝限制,要求機架尺寸為,給定連桿角位移見表。表1要求實現(xiàn)的連桿的角位移123456789曲柄轉(zhuǎn)角度04080120160200240280320連桿轉(zhuǎn)角041639669780318如圖3.1-1(a)所示,四桿機構(gòu)的位置決定于構(gòu)件的長度、,鉸鏈A的位置坐標(biāo),機架AD的位置角,以及起始構(gòu)件AB的轉(zhuǎn)角。共8個參數(shù).對于再現(xiàn)連桿角位移的機構(gòu)來說,它與坐標(biāo)系選取的位置無關(guān)。因此,可令點為坐標(biāo)系的原點,且機架與z軸重和,即二0,如圖3.1-1圖3.1-1鉸鏈四桿機構(gòu)圖(a、b)4=一信)-(義『一)(16)從圖3.1-1(b)中可知,連桿實際角位移可以表示為:(17)其中:上摩二藥"曲2./4&1+(18)Hi+)(19)/1+I2/J+-2^1C(1A1=arcco-s,^_——2Z2JH+M-2Z1Z4<ros^1sin/?(20)SfEZ4…婦航泌]而連桿理想角位移可以表示為:01,=/X…,9(21)于是,連桿在各點的運動誤差可以表示為:(22)(-A><At--/?|>>,/=乙3,…-,9,(22)上式中、、、分別由式(17)?(20)計算、分別由表1給出(二)穩(wěn)健數(shù)學(xué)模型(1)確定設(shè)計變量及噪聲因素由上面的分析可知,該機構(gòu)設(shè)計參數(shù)有,,,,和.但由于機架尺寸及其容差已由裝配條件給定,故可控參數(shù)只有、、、、?設(shè)各構(gòu)件尺寸的制造允許誤差采用對稱分布形式,分別為、和,只有名義值,沒有制造誤差,則可取各桿長的名義值及制造允差為設(shè)計變量,表示為:由于連桿尺寸和已由題中給定,且由確定,取它們?yōu)樵肼曇蛩?根據(jù)題意,不再考慮其他噪聲因素,而將這些噪聲因素的影響計入構(gòu)件尺寸的隨機變化中。則:Z該噪聲因素為尺寸參數(shù),服從正態(tài)分布按“”原則,取一可表為N確定質(zhì)量特性指標(biāo)及目標(biāo)函數(shù)根據(jù)前面的運動分析,可取連桿在各點再現(xiàn)的實際角位移與理想角位移之差的平方和,作為連桿角位移再現(xiàn)機構(gòu)穩(wěn)健設(shè)計的質(zhì)量特性指標(biāo)。于是有:式中,為加權(quán)系數(shù)。這里,取1。顯然,該質(zhì)量特性具有望小特性可取目標(biāo)函數(shù)為:LE,,(24)式中為考慮質(zhì)量特性的均值與方差的數(shù)量級而選取的加權(quán)系數(shù).這里,取二1.建立約束條件按對四桿機構(gòu)的一般要求,建立曲柄存在及最小傳動角要求等約束條件(x,z)這里不再詳述.因質(zhì)量特性目標(biāo)值,于是建立(x,z)這里不再詳述.因質(zhì)量特性目標(biāo)值質(zhì)量特性均值要求(x,z)質(zhì)量特性均值要求(x,z)(12)其中,E為足夠小的正(4)數(shù)學(xué)模型的建立綜上所述,建立連桿角位移再現(xiàn)機構(gòu)變?nèi)莶罘€(wěn)健設(shè)計模型為:了=(715z2,,A23)=1(Hl,皿,…*心)’mtnEIy(.攵)[+j^VarI》■(JT,筆)I土「&(x,殳)一己)V。*1=L2,…,5e頃*,w)I?-ewn式中,,分別為設(shè)計變量的下限和限。(5)設(shè)計結(jié)果與分析根據(jù)設(shè)計結(jié)果,從比較中可以看出,在誤差等級基本相同的情況下,本文的設(shè)計方案具有更大的設(shè)計變量容差,因而在保證機構(gòu)運動質(zhì)量及其穩(wěn)健性的同時,可以提高機構(gòu)的可制造性,從而降低制造成本。設(shè)計變量的初值、離散增量及上下界值設(shè)計參數(shù)mm初值50771101200.0210.0280.035離散增值0.0100.0100.0100.0100.0050.0050.005上限60851201300.500.500.50下限40651001100.010.010.01設(shè)計結(jié)果設(shè)計參數(shù)原方案50.2177.71110.0120.91未考慮未考慮未考慮原方案50.19377.651109.94120.930.0210.0280.035本文方案50.0477.32109.85121.050.2900.2250.125

角位移再現(xiàn)機構(gòu)各位置運動誤差比較點序號i轉(zhuǎn)角度、一L、口運動誤差原方案原方案本文方案240-1.0070318-1.0149745-1.05182983800.54196770.53570690.50499164120-0.0461501-0.0436608-0.04376935160-0.8424239-0.8318119-0.080776362000.70955460.72298450.74321197240-0.2365751-0.2323048-0.265066882800.138110760.15453770.24258189320-0.0381692-0.6271676-0.5681128(6)小結(jié):說明連桿角位移機構(gòu)的穩(wěn)健優(yōu)化設(shè)計方法與數(shù)學(xué)模型具有普遍意義,示例求解方法可以適用于各種平面連桿機構(gòu)的設(shè)計。由于運動誤差均為微量級,所以本文均采用計算機模擬方法求得上述結(jié)果。四、模糊優(yōu)化設(shè)計在機械設(shè)計中的應(yīng)用(一)模糊優(yōu)化概述模糊優(yōu)化設(shè)計包括建立數(shù)學(xué)模型和應(yīng)用計算機優(yōu)化程序求解數(shù)學(xué)模型兩方面的內(nèi)容。如何從實際問題中抽象出正確的數(shù)學(xué)模型,是工程模糊優(yōu)化設(shè)計的關(guān)鍵之一,也是工程設(shè)計人員進行模糊優(yōu)化設(shè)計的首要任務(wù)。(二)模糊設(shè)計實例分析模糊可靠性優(yōu)化模型的建立某型航空發(fā)動機是小型民用渦槳飛機的動力裝置,圖4.1-1是其中的減速器傳動簡圖。圖4.1-1航空減速器傳動簡圖1、原始條件綜述減速器傳遞功率551.25kW,最高輸入轉(zhuǎn)速4135r/min,輸出轉(zhuǎn)2200r/min,總傳動比為18.793,高速級主從動齒輪和低速級主動齒輪的材料為專用鍛件合金鋼,低速級從動輪的齒圈材料是14CrMnSiNi2MoA,均為合金鋼滲碳淬火,齒面硬度HRC59?62,齒輪精度等級為6-5-5。原方案主要設(shè)計參數(shù)表4.1。表4.1航空減速器原方案主要設(shè)計參數(shù)齒輪類別主/從動齒輪z法面模數(shù)m(mm)分度圓螺旋角P主/從動齒寬b(mm)高速級25/961.388.929°25.0/25.0低速級19/932.259.917°27.0/27.02、模糊可靠性優(yōu)化設(shè)計要求以原定型齒輪傳動的有關(guān)參數(shù)和設(shè)計規(guī)范為基礎(chǔ),在滿足齒面接觸疲勞強度、齒根彎曲疲勞強度的可靠度要求以及幾何、邊界約束的條件下,使減速器具有最緊湊的結(jié)構(gòu)。3、數(shù)學(xué)模型的建立TOC\o"1-5"\h\z設(shè)計變量通常取二級斜齒圓柱齒輪的法面模數(shù)m、m,齒數(shù)z、z,n1n213高速級傳動比i,分度圓螺旋角P、&,齒寬b、b,端面變位系數(shù)X、工、工、11212t11213,作為設(shè)計變量。低速級大齒輪的齒數(shù)z=18.793Xz/i,另外,為抓住主要矛盾,簡化計算,431我們可以參考原始設(shè)計方案,并根據(jù)傳動比和齒輪強度條件,事先給定各變位系數(shù)為X]=0.30,X2=-0.30,X3=0.40,X4=-0.40于是得到二級齒輪傳動的設(shè)計變量如下X=(X,X,X,X,X,X,X,X,X)t123456789=(m,m,z,i,z,P,P,b,b)tn1n21131212目標(biāo)函數(shù)根據(jù)本設(shè)計的要求,可用兩級齒輪的體積之和作為目標(biāo)函數(shù)。在齒寬一定的情況下,齒輪的體積與其分度圓半徑的平方成正比,于是以各齒輪的分度圓體積之和作為減速器體積的對應(yīng)表達式,并以此作為目標(biāo)函數(shù)mzmiz18.793zm、f(X)=b兀(一)2+b兀(一)2+b兀(52)212cosP12cosP22icosP求f(X)原設(shè)計方案中f(X)=1332968.52mm3約束條件強度約束設(shè)計要求齒輪傳動的接觸疲勞強度可靠度七和彎曲疲勞強度可靠度R均大于或等于0.999,即Wg1(X)=Rh1-R>0g2(X)=Rh2-R>0g3(X)=R1-R>0g4(X)=R2-R>0g5(X)=七-R>0g6(X)=Rf4-R>0式中Rh1、Rh2——分別是高低速齒輪接觸疲勞強度可靠度;R1~Rf4分別是高低速級大小齒輪彎曲疲勞強度的可靠度。邊界約束根據(jù)航空發(fā)動機減速器的設(shè)計經(jīng)驗和有關(guān)設(shè)計規(guī)范,對每個設(shè)計變量給予模糊取值范圍x<x件&?i=1,2,,9式中%、*——分別表示第i個模糊變量的下限及上限。一般地,設(shè)計變量的上下取值范圍是模糊的,處于完全許用與完全不許用的過渡區(qū)內(nèi),它們的具體值除取決于有關(guān)的設(shè)計規(guī)范外,還取決于設(shè)計和制造水平、材質(zhì)、使用條件及重要程度等。重合度約束航空齒輪是航空發(fā)動機上的重要零件,為確保安全可靠,提高齒輪承載能力,延長齒輪及發(fā)動機壽命,其重合度應(yīng)取較大值,可參照原方案由模糊綜合評判法確定其取值范圍,斜齒輪重合度計算公式為8=88>[8]8=88>[8]式中8ai、%2——斜齒輪1、2的端面重合度;%1、靠2——斜齒輪1、2的軸面重合度。齒寬系數(shù)約束齒寬系數(shù)中廣b/d1,即齒寬b與小齒輪分度圓直徑之比值,增大齒寬可減小齒輪的直徑,提高齒輪的承載能力,但齒寬越大,載荷分布越不均勻。因此,必須合理選擇齒寬系數(shù),使其處于一個合適的上下界范圍,即

9<9<9—d2d2d2同軸條件約束如圖4.1-f所示,設(shè)計要求輸出軸與輸入軸應(yīng)滿足同軸條件,即mz(i+1)mz(18.793/i-1)八cosP2―n^-1―Fn^31=0cosP1cosP2以上建立了航空齒輪傳動的模糊可靠性優(yōu)化設(shè)計的數(shù)學(xué)模型,包括9個設(shè)計變量,20個約束條件(19個模糊約束和1個普通約束),以體積最小為目標(biāo)函數(shù)。4、模糊可靠性優(yōu)化模型的求解(1)齒輪強度可靠度的計算根據(jù)國內(nèi)外理論分析和試驗結(jié)果,現(xiàn)以對數(shù)正態(tài)分布作為齒輪應(yīng)力及強度的概率模型,此時由應(yīng)力、強度及可靠性指數(shù)三者組成的聯(lián)接方程為JC2+C2、bHimbHln(bfJbF)(25)(26)式中7Him、JC2+C2、bHimbHln(bfJbF)bFim、bF——齒輪彎曲疲勞極限的均值和變曲應(yīng)力的均值;c、c——彎曲疲勞極限和變曲應(yīng)力的變異系數(shù)。bFimbF(2)在設(shè)計中,齒輪強度計算按國家標(biāo)準(GB/T3480--1997)中的簡化方法進行,對高速級主從動齒輪和低速級主動輪,取接觸疲勞極限b",=1400MPa,彎曲疲勞極限b血二430MPa,對低速級從動齒輪接觸和彎曲疲勞極限分別為b響=1300MPa,b_=420MPa。求得z和z后,可從正態(tài)分布表中查得相應(yīng)的可靠度Rh=中(zH),Rf=中(zF)這樣便實現(xiàn)了齒輪強度可靠度約束的轉(zhuǎn)化計算。(3)小結(jié)由優(yōu)化結(jié)果得知,經(jīng)模糊可靠性優(yōu)化設(shè)計,各參數(shù)均得到優(yōu)化,模數(shù)符合薦用第一系列標(biāo)準模數(shù)值;兩級齒輪中心距均為相等滿足同軸條件。與原方案相比,優(yōu)化方案體積減??;模數(shù)、中心距及減速器重量都有不同程度的減小,從而使減速器結(jié)構(gòu)更緊湊。優(yōu)化過程始終按設(shè)計可靠度(0.999)和其它約束條件進行,故優(yōu)化結(jié)果是可信的。模糊可靠性優(yōu)化設(shè)計是常規(guī)可靠性優(yōu)化設(shè)計的深化,由于同時考慮了設(shè)計參數(shù)的隨機性和模糊性,從而使設(shè)計更符合客觀實際、更合理、更科學(xué),優(yōu)化結(jié)果充分顯示了模糊可靠性優(yōu)化設(shè)計的效益和應(yīng)用價值。五、綠色設(shè)計在機械設(shè)計中的應(yīng)用(一)綠色設(shè)計含義1、綠色設(shè)計也稱為生態(tài)設(shè)計,其基本思想是:在設(shè)計階段就將環(huán)境因素和預(yù)防污染的措施納入產(chǎn)品設(shè)計之中,將環(huán)境性能作為產(chǎn)品的設(shè)計目標(biāo)和出發(fā)點,力求使產(chǎn)品對環(huán)境的影響為最小。對產(chǎn)品設(shè)計而言,綠色設(shè)計的核心是,即不僅要減少物質(zhì)和能源的消耗,減少有害物質(zhì)的排放,而且要使產(chǎn)品及零部件能夠方便的分類回收并再生循環(huán)或重新利用。2、實例:以一新型電視機的綠設(shè)計為例,具體分析一下綠色設(shè)計在產(chǎn)品設(shè)計中的應(yīng)用及設(shè)計過程:隨著環(huán)境與生產(chǎn)矛盾的日益突出以及綠色觀念的盛行,再加上生產(chǎn)技術(shù)成熟程度、普及率的提升,電視機,作為人們常用的大型家電之一,其傳統(tǒng)模式的生產(chǎn)與銷售面臨著重重壓力。為提高產(chǎn)

溫馨提示

  • 1. 本站所有資源如無特殊說明,都需要本地電腦安裝OFFICE2007和PDF閱讀器。圖紙軟件為CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.壓縮文件請下載最新的WinRAR軟件解壓。
  • 2. 本站的文檔不包含任何第三方提供的附件圖紙等,如果需要附件,請聯(lián)系上傳者。文件的所有權(quán)益歸上傳用戶所有。
  • 3. 本站RAR壓縮包中若帶圖紙,網(wǎng)頁內(nèi)容里面會有圖紙預(yù)覽,若沒有圖紙預(yù)覽就沒有圖紙。
  • 4. 未經(jīng)權(quán)益所有人同意不得將文件中的內(nèi)容挪作商業(yè)或盈利用途。
  • 5. 人人文庫網(wǎng)僅提供信息存儲空間,僅對用戶上傳內(nèi)容的表現(xiàn)方式做保護處理,對用戶上傳分享的文檔內(nèi)容本身不做任何修改或編輯,并不能對任何下載內(nèi)容負責(zé)。
  • 6. 下載文件中如有侵權(quán)或不適當(dāng)內(nèi)容,請與我們聯(lián)系,我們立即糾正。
  • 7. 本站不保證下載資源的準確性、安全性和完整性, 同時也不承擔(dān)用戶因使用這些下載資源對自己和他人造成任何形式的傷害或損失。

評論

0/150

提交評論