滚柱式超越离合器的多目标模糊优化设计_孙强

k 1.3.5 滚柱尺寸约束
k k kk kk
軍 σ燮σ
δ j燮δ（ 2， 3 ） j j=1，
（10 ）
k
2 多目标模糊优化模型求解
2.1 各单目标最优值 fi* 和最坏值 fi 的计算
应用最优水平截集法将问题转化成单目标的普通优化模型， 并表示为：
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
XIANG Ping， CHENG Jian-min， BI Yu-qing （Northwestern Polytechnical University， Xi’ an 710072， China ） 【摘 要】在碟式太阳能跟踪系统中， 跟踪装置的设计和动力分析至关重要。 设计了一种太阳能方位 角—俯仰角双轴自动跟踪装置， 并对跟踪装置进行动力学分析和步进电机的选型， 设计传动系统， 实现对 太阳的主动跟踪。动力学分析包括方位转动平台和俯仰方向链传动的摩擦阻力矩， 风阻力矩， 坡阻力矩， 转动惯性阻力矩等进行详细的分析计算，对太阳能跟踪系统的机构设计和动力分析具有很好的指导作 用。实验证明， 该跟踪装置可以达到较高的跟踪精度。 关键词： 太阳能跟踪装置； 结构设计； 动力分析； 阻力矩； 步进电机 【Abstract】In the dish solar power tracking system， it’ s crucial for tracking device design and drive analysis. The thesis design a two axis of azimuth and pitching angle tracking system， analyze the drive of select stepper motor， design transmission agent， realize the device always follow the sun position. device， The tracking device design and drive analysis possess practical directing for solar tracking system， the de－ tailed drive analysis include frictional resistance moment， wind resistance moment， slope moment of resis－ tance， rotary inertia moment of resistance etc. both of azimuth wheel platform and pitching heading chaindriven device. Experimental substantiate， the sun tracking device has higher tracking precision. Key words： Sun tracking device； Device design； Drive analysis； Resistance moment； Stepper motor 中图分类号： TH13 文献标识码： A
弹簧
梁 子 外环
图 1 滚柱式超越离合器结构图
姨
传统设计方法或普通优化方法无法考虑影响设计的各种模糊 “最优方案也就很难较好的符合客观实际。 而采用模糊 因素， 所得的 优化理论， 在充分考虑影响滚柱式超越离合器各种模糊因素的情况 下， 能以体积最小， 强度最高为目标进行多目标模糊优优化设计。
1 模糊优化数学模型
1
（δ U燮δ ）
L
k 1.3.2 滚柱式超越离合器外廓尺寸约束
为保证所设计的滚柱式超越离合器能够符合实际要求， 其外 廓尺寸不能超过装配空间的尺寸限制。若设外廓尺寸不能超过 58mm， 则有 D燮58mm
μδ ＝
δ-δ δ U- δ L
（δ L燮δ燮δ U ） （其他情况 ）
0
軍 （3 ） 外环外径 D 约束的隶属函数为 σ燮σ 1 軍 軍L μσ ＝ σ - σ 軍U- σL σ 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
k
k α燮x k （ρc - ρ）
k k kk
1
（ψ U燮ψ燮ψ L ）
为了保证滚柱能够自楔和自行解楔， 要求 α 小于以上数值。 在此取 ［α］ 即 α燮 ［α］ ＝0.1047197 （rad ） 。 max＝6°，
k
ψ U-ψ （ψ L燮ψ燮ψ U ） U ψ -ψ L μψ ＝ ψ-ψ L （ψ L燮ψ燮ψ U ） ψ U-ψ L 0 （其他情况 ） ） 外环的最小壁厚 B， 心轮直径 d1， 弹簧中径 d4 约束的隶 （2 属函数为δ j燮δ（ 2， 3 ） j j=1，
1.2 目标Biblioteka 数设计滚柱式超越离合器时， 希望其体积最小， 强度最高， 在此 将它们作为优化设计的目标函数。目标函数可表示为： F （X ） = ［f（ ） ， f（ ） ， …f（ ） ］ （1 ） 1 X 2 X n X 式中： f （ ） —第 i 个单目标； X—设计变量。 i X 2 f（ ） = x9πx2 x5 （2 ） 1 X 4 2 2 （x1 -18） （x5-4 ） f（ ） =π （3 ） 2 X 4 2 2 f（ ） = 10x9x3 π x4 （4 ） 3 X 4 2 2 （x8 -D′） （x5-4 ） f（ ） =π （5 ） 4 X 4 ME 2.12 x x5x9x1 2 f（ ） = （6 ） 5 X ［τ］ f（ ） = N/x7x10 （7 ） 6 X ［σ］ 3 （x8-x7 ） μ f（ ） = 12M （8 ） 7 X 1 Ex7x10 x1 +x 1-πtanx6 x +απ 1 +x2 tanx6 D′=2 （9 ） 2 2 270 2 540 式中： f（ ） ， f（ ） ， f（ ） ， f（ ） —分别表示滚柱， 心轮， 弹簧， 外环的 1 X 2 X 3 X 4 X
k k
（11 ）
d4燮3.0mm
k
k
U
U
L
*
另外弹簧的大小要能够装入滚柱式超越离合器内， 即 d2-d4-d3-2.0mm叟0 弹簧的旋绕比及稳定性要求为： d4 -6.0叟0 Ta n1+1.5d3 -3.7叟0 k k d3 d4
式中： λ*—最优水平值。 考虑了设计水平， 制造水平， 材料质量， 工作条件， 重要程度， 维修费用等模糊因素， 采用二级综合评判法确定。优化此式可得 到 fi * 和 fi。
k
第6期 2009 年 6 月
文章编号： 1001-3997 （2009 ） 06-0017-03
机械设计与制造 Machinery Design ＆ Manufacture
17
碟式太阳能跟踪装置的结构设计和动力分析 *
向 平 程建民 毕玉庆 （西北工业大学 机电学院， 西安 710072 ）
The tracking device design and drive analysis of the dish solar power tracking system
U L U
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
k
軍L （0燮σ燮σ ） 軍 L燮σ燮σ 軍U （σ ）
k 1.3.3 外环壁厚要求约束
滚柱式超越离合器工作时， 外环承受拉伸应力， 其应力之大 小随着壁厚的增加而减小， 为保证其最低强度要求， 取 B燮5.5mm
（其他情况 ） U L 軍U 軍L ψ ， ψ ， ψ ， ψ ， δ ， δ ， σ， σ —均可采用扩增系数法确定。 式中：
k 1.3.4 心轮直径要求约束
为实现扭矩的传递， 心轮中心需要加工一内径为 覫18mm 的 内孔， 为了保证心轮的承载能力和心轮表面磨削加工要求， 取 d1燮覫18mm+12mm=30mm 滚柱的尺寸必须参照国家颁布的有关标准选取， 考虑到滚柱 式超越离合器的尺寸限制， 其尺寸范围为： 10mm燮L燮15mm
L
1.4 模糊优化数学模型
综上所述， 滚柱式超越离合器多目标模糊优化设计数学模型 可表达为： 0 minF （X ） = ［f（ ） ， f（ ） ， …f（ ） ］ 0 1 X 2 X 7 X 0 0 0 軍 ψ 燮 燮 ψ s.t ψ （ k =1 ， 2 ， … 4 ） k k k 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
The multi-objective fuzzy optimal design on roller overrunning clutch
SUN qiang1， LIANG Shang-ming1， JIANG Li-mao2， MO Chun-hua1 （1 Sichuan University， Chengdu 610065， China ） （2 Sichuan Research & Design Institute of Agricultural Machinery， Chengdu 610066， China ） 【摘 要】综合运用模糊数学理论和优化设计方法，根据工程设计要求建立基于模糊综合评判的滚 柱式超越离合器多目标模糊优化设计的数学模型， 提出了模糊优化的约束条件， 设计变量以及求解求此 结果表明， 基于模糊综合评判的多目标模糊优化设计是一种更具有工程 模型的方法， 并给出了设计实例。 实用价值的综合设计方法。 关键词： 滚柱式超越离合器； 综合评判； 模糊优化设计 【Abstract】The fuzzy mathematics theory and optimum design method were managed synthetically， the math of the fuzzy optimum design of the roller overrunning clutch was established base on fuzzy syn － thetic judge according to engineering needs. The constraint conditions and design variables are presented， and a method for finding the result of the model is proposed. Finally， a numerical example is given for il－ lustration. The result showed that fuzzy optimization of Multi-objective base on fuzzy synthetic judge is the more practical design method. Key words： Roller overrunning clutch； Synthetic judge； Fuzzy optimum design 中图分类号： TH133.4 文献标识码： A