近似直线运动四杆机构的最优化设计与轨迹模拟

通过对实现近似直线运动的Hoeken型四杆机构的优化分析,利用不同曲柄角度范围内直线误差和速度误差达到最小时的构件比,根据机器设计的需要对实现近似直线运动的四杆机构进行优化。同时给出了应用该方法进行优化及应用COSMOSMotion进行直线轨迹模拟的一个实例。这种优化方法对工程技术人员设计近似直线运动的四杆机构具有指导意义。     

实现轨迹的平面四杆机构的最优化设计

通过对平面四杆机构上某点所描绘的曲线进行运动分析,建立数学模型:利用内点惩罚函数法,通过计算机编制优化程序优化各杆长度及角度,再应用MatLab来实现连杆机构的运动轨迹曲线。优化设计实现给定十二个点轨迹的平面四杆机构,该程序能够明显提高设计效率且保证设计精度。     

移植机六杆取钵机构的优化设计

本文讨论利用连杆曲线的多种形态串接设计六杆机构,实现从动杆一定的摆角和一段慢速运动。结合移植机取钵机构的要求,用多目标规划方法,对该机构的设计参数进行优化。     

1YP-1.2F渔药喷施机转舵装置的结构设计与误差分析

1YP-1.2F渔药喷施机是一种用于鱼塘渔药喷施作业的自动化机械。渔药喷施机的转舵装置由7个部分组成:转向杆、转舵电机、连接杆、转向片、尼龙套、卡箍和转向管。对其进行结构设计和运动特性分析,并确定了主要结构参数。平行四边形机构是构成转舵装置的基本机构,连接杆与舵机和转向片的连接属于铰链连接。以普通铰链四杆机构杆长误差分析为基础,当存在构件杆长误差和铰链副间隙时,得到转向机构连杆角和从动角误差的变化规律以及杆长误差和铰链副间隙对机构运动的影响。     

几种适于教学的平面连杆机构分析与设计的新方法

提出了在教学中采用平面机构运动分析的直联法、按连杆若干预定位置设计四杆机构的代数法和按给定行程速比系数设计四杆机构的解析法,并对这3种方法进行了详细分析。这些方法简便实用,既可用于教学、也可用于工程设计。     

有急回作用的四杆机构计算机辅助设计

有急回作用的四杆机构是应用较广的四杆机构之一。笔者就其传动角提出了新的评价标准,并借助于计算机求得具有最佳传动角的平面急回四杆机构,为设计者提供了新的有效的设计方法。     

弹性连杆机构动力学模型的一种修正方法

提出了一种利用实则固有频率数据修正弹性连杆机构有限元动力学模型的方法，该方法的基本原理是利用机构固有频率实测值和有限元计算的加权误差建立目标函数，然后用优化方法使目标函数极小化，从而识别出机构局部构件结构参数的修正值，另给出了一平面四杆机构有限元动力学模型修正算例说明方法的有效性。     

秸秆粉碎还田免耕播种施肥机的设计与试验

针对移箱机构优化设计中存在多目标、强耦合及非线性问题,以螺旋轴式移箱机构为研究对象,开展了基于近似模型的移箱机构多学科设计优化研究。将移箱机构多学科优化设计分解为运动学、动力学和结构力学3个学科,进行了学科分析;采用拉丁超立方试验设计方法,产生初始样本点,构建了系统级变量与学科级优化之间的Kriging近似模型;采用协同优化方法,搭建了基于iSIGHT软件的螺旋轴式移箱机构多学科设计优化集成平台,采用多岛遗传算法和序列二次规划法相结合的混合算法优化求解,并进行了验证。结果表明,优化后的移箱机构滑套最大加速度由1.286e5 mm·s^-2减至9.253e4 mm·s^-2,降低了28.05%;螺旋轴一阶固有频率由238.265 Hz增至264.538 Hz,增加了11.03%;机构质量由2 265.318 g减小至1 848.310 g,降低了18.41%。采用近似技术进行移箱机构多学科设计优化,在保证计算精度的前提下,降低了求解时间,而且优化后的移箱机构整体性能最优。     

基于近似模型的螺旋轴式移箱机构多学科设计优化

针对移箱机构优化设计中存在多目标、强耦合及非线性问题,以螺旋轴式移箱机构为研究对象,开展了基于近似模型的移箱机构多学科设计优化研究。将移箱机构多学科优化设计分解为运动学、动力学和结构力学3个学科,进行了学科分析;采用拉丁超立方试验设计方法,产生初始样本点,构建了系统级变量与学科级优化之间的Kriging近似模型;采用协同优化方法,搭建了基于iSIGHT软件的螺旋轴式移箱机构多学科设计优化集成平台,采用多岛遗传算法和序列二次规划法相结合的混合算法优化求解,并进行了验证。结果表明,优化后的移箱机构滑套最大加速度由1.286e5 mm·s^-2减至9.253e4 mm·s^-2,降低了28.05%;螺旋轴一阶固有频率由238.265 Hz增至264.538 Hz,增加了11.03%;机构质量由2 265.318 g减小至1 848.310 g,降低了18.41%。采用近似技术进行移箱机构多学科设计优化,在保证计算精度的前提下,降低了求解时间,而且优化后的移箱机构整体性能最优。     

单平行多杆式油菜钵苗移栽机构的设计及优化试验

为了解决黏重土壤油菜移栽时易出现钵体入土困难、栽植速度缓慢的问题,设计了单平行多杆式油菜钵苗推苗式移栽机构。该机构由曲柄摇杆机构和平行四杆机构组合而成。平行四杆机构上端短杆固定,长杆通过连杆与曲柄连接,并随曲柄的转动前后摆动,在开沟装置完成开沟后,从水平方向上将油菜钵苗进行推苗移栽。在曲柄长度为20 mm,转速为90 rad/min的条件下,通过建立运动学模型和开展Matlab运动仿真,对机构的杆件长度、前进速度等关键参数进行分析和优化,并通过正交试验得到最佳参数组合为：机具的行进速度0.4 m/s;平行四杆机构中长杆长度为400 mm;连杆长度为150 mm;连杆与长杆铰接点位于上端往下110 mm。根据程序数据显示,最优组理论株距为205 mm,推苗距离为70 mm。样机土槽试验表明,机具在实际作业中平均栽植株距为194.82 mm,与农艺要求的株距(200 mm)误差率为7.18%,运行稳定,移栽效果好。     

鸭嘴式穴播器活动门凸轮-平面四杆式开启机构的研究

鸭嘴式成穴器的活动嘴开启机构是影响成穴器性能的主要因素之一.为了克服传统启闭机构容易失灵的缺点,本试验中研制了一种凸轮-平面四杆式开启机构,并确定了该凸轮-平面四杆式开启机构的关键参数.     

移动式虾塘投饵装置偏心抖料及抛饵系统优化与试验

虾塘饲料投喂自动化是必然趋势,移动式自主投喂是可行技术方案之一,抛料的均匀性和低破碎率是其基本要求。为实现这一目标,对应用最为广泛的抛盘式投饵系统机构进行了优化。通过封闭向量多边形法对投饵机偏心抖料系统铰链四连杆机构进行几何分析,获得最优偏心距;对不同折弯角度抛料盘进行运动仿真,通过抛料轨迹及数据验证分析,获得了抛料盘最优折弯角度,通过抛料试验获得装置优化前后的饲料分布密度,数据统计学t检验结果表明优化后饲料抛洒均匀性明显改善,破碎率有显著降低。对优化后的整机在虾塘进行了现场抛洒试验,结果表明与优化前相比能有效减少漏料量,降低饲料破碎率,提高饲料抛洒均匀程度,为移动式虾塘投饵装置推广应用打下了良好的基础。     

幼林和茶园深翻锄的设计及运动分析

工农-5型手扶拖拉机配套深翻锄的工作部件是一种挖掘式耕作机构,它能实现土垡原行翻转,适合林业苗圃、茶园、果园等的行间翻耕作业.本文叙述了采用直观、简明的几何综合法进行该机构的设计,详细介绍了根据锄齿工作轨迹的要求用转动中心曲线和相对运动原理设计四杆机构的过程;通过对机构进行运动分析求出了锄尖的速度和加速度;并初步分析了受力及其平衡,经过轨迹复演检验和田间实测证明耕深、沟底平整度和工作稳定性都达到了设计和农艺技术要求.     

树枝直刃剪切数学模型与试验

【目的】基于材料力学和弹性地基梁理论对直刃刀片剪切树枝过程进行理论建模,并根据该模型计算出直刃刀片剪切树枝所受的剪切力。【方法】以石硖品种龙眼树枝为试验材料,利用万能材料试验机和摩擦试验台等仪器测定龙眼树枝的相关力学特性参数和滑动摩擦因数,测量并用模型计算树枝不同含水率(w)、直径和不同刀片刃角下动刀片剪切龙眼树枝的峰值剪切力,剪切试验所用刀具的刃角分别为10°、20°和30°。【结果】当树枝直径为20.4 mm、相对含水率为76%、刀片刃角为20°时,刀片剪切力理论计算曲线与试验曲线趋势一致,峰值剪切力的误差约为2.3%;当树枝直径为15.3 mm,刀片刃角为20°,且树枝含水率大于纤维饱和点(30%)时,刀片峰值剪切力随含水率升高而增大,计算值在试验值的误差范围内;当树枝直径为24.6 mm、含水率为76%,且刀片刃角从10°增大到30°时,峰值剪切力显著增大,计算值处于试验值的误差范围内。【结论】该理论模型可用于预测剪切力并分析不同力学参数对峰值剪切力的影响,为修剪机具剪切机构的设计和优化提供参考。     

直线轨迹机构的解析法设计

本文研究了用解析法设计实现直线轨迹的平面铰按机构的一种计算方法,并算出了实例的数字结果。从由所得数字结果得出的机构运动轨迹可见,这种设计方法有很高的精度。这种方法也可用于其他轨迹实现机构的设计,有较高的实用意义。     

基于虚拟响应面分析的水稻插秧机分插机构参数优化与试验

针对现有高速分插机构参数优化方法盲目性较大或计算复杂的问题,以椭圆齿轮三插臂分插机构为例,采用虚拟中心组合响应面试验设计方法,以插秧株距140mm时的插秧穴口宽度、推秧角度和轨迹高度3个指标为目标函数,以椭圆齿轮偏心率、齿数、行星架初始安装角度和插植臂安装角度4个参数为设计变量,构建响应面回归模型,采用优化算法求解响应面近似回归模型,直接求得一组满足多个约束条件的最佳参数组合。以求解的最佳参数组合:椭圆齿轮偏心率0.18、齿数23齿、行星架安装角度15°、插植臂安装角度25°设计并试制三插臂分插机构。通过理论分析和台架试验,回归模型计算的目标函数值与理论计算值和台架试验实测值之间的最大相对误差为0.668%。分析结果表明:采用虚拟响应面法优化可直接求得满足多个约束条件的参数组合,计算精度较高,提高了高速分插机构参数选择的针对性。     

基于高副低代方法的平面凸轮设计

基于高副低代原理，将平面凸轮机构代换为平面连杆机构，运用圆向量函数建立代换机构的位移、速度、加速度矢量方程式，通过计算虚拟连杆的杆长和方向，求得凸轮实际廓线、曲率半径和压力角的表达式。并给出用圆形刀具加工凸轮时刀具中心的轨迹方程。运用该方法详细分析了滚子直动和滚子摆动从动件盘形凸轮机构中的凸轮设计问题，并对平面凸轮进行了设计，结果表明，该方法正确可行。