文献翻译-认识曲柄摇臂机构设计的最优传动方法
曲柄摇杆机构综合优化设计及其软件开发
transmission efficiency.
First,the best transmission angle to be optimization designed.knowing rocker length,
rocker largest Swinging angle,the limit position angle,taking other bars as Design variables,taking the best transmission angle to Optimize the crank-rocker mechanism,from
山东建筑大学硕士学位论文
图1.1缝纫机 图1.2颚式破碎机
山东建筑大学硕士学位论文
图1.3搅拌机 (1)机构分析就是根据给定的机构简图,研究机构的运动特性和动力特性。机构分 析着重于机构结构学、运动学及动力学特性的研究,揭示机构结构组成、运动学与动力 学规律及其相互联系,但其更重要的是为机构综合提供理论依据。 (2)机构综合的实质就是按照给定的运动特性对机构进行系统的设计,其综合内容 包括尺度综合和类型综合。 1)类型综合又分为数综合与型综合。数综合就是指在满足机构预定自由度的条件下, 确定组成该机构的构件数目和不同类型的运动副数目的过程。型综合是指在给定构件数 目、运动副数目及其类型的条件下,通过不同的组合方式,确定机构不同结构型式的过 程,从理论上讲,同一结构类型的机构组合方案有无穷多种,这就给尺度综合的方案优 选带来了困难。机构尺寸型的研究是机构尺度综合的基础。 2)尺度综合是指当机构的结构型式选定后,在满足其执行构件运动要求的条件下, 确定出机构尺度参数的过程。对于给定运动特性要求条件下进行结构综合方面己有大量 的文献发表[18讲】。尺度综合的任务就是为选定了类型的机构确定实际尺寸和原动件的起 始位置。 目前在国内外关于机构尺度综合的方法可分为:几何作图法、代数法、图谱法,这 三种方法既有联系又有区别。下面将这三种方法分别进行归纳综述: 几何作图法【251是传统的机构尺度综合方法。它是建立在机构运动和几何分析基础上 的一种方法,其最大特点是直观、概念清楚。几何作图法也是平面四杆机构设计的一种
曲柄摇臂机构设计外文翻译文献
曲柄摇臂机构设计外文翻译文献(文档含中英文对照即英文原文和中文翻译)认识曲柄摇臂机构设计的最优传动方法摘要:一种曲柄摇臂机构设计的最优传动的方法被提出。
这种优化组合设计被用来找出最优的传递参数。
得出最优传递图。
在图中,在极小的传动角度之间, 滑移速度变化系数,摇臂的摆动角度和杆的长度被直观地显示。
这是这种方法拥有的主要特征。
根据指定的要求,它将传动角度之下的最优传动参数直接地表达在图上。
通过这种方法,机械传动的特性能用以获取最优传动效果。
特别是,这种方法是简单和实用的。
关键词:曲柄摇臂机构最优传动角度滑移速度变化系数引言由曲柄摇臂机构设计的常规方法, 在各种各样的参量之间很难找出优化组合的最优传动。
通过本文介绍的图面设计方法可以帮助达到这个目的。
在指定的情况下,通过观查设计图面, 我们就能得到每个参量和另外一个曲柄摇臂机构设计之间的联系。
由因认识最优传动。
具体的设计的理论和方法,以及它们各自的应用事例将在以下介绍。
1 优化传动设计的建立优化传动的设计一直是设计师改进传输效率和追求产量的最重要的索引的当中一个。
曲柄摇臂机构被广泛应用在机械传动中。
如何改进工作效率和减少多余的功率损失直接地与滑移速度变化系数,摇臂的摆动角度和曲柄摇臂的比率有关系。
这些参数的合理组合采用对机械效率和产量有重要作用, 这些主要体现在极小的传输角度上。
认识机械优化传动目的是找到极小的传输角度的最大值。
设计参数是适度地减少限制而且分开的合理优化方法的结合。
因此,完全限制领域的优化传动建立了。
以下步骤被采用在通常的设计方法。
首先,测量出摇臂的长度3l 和摇臂的摆动角度ϕ的初始值。
然后滑移速度变化系数K 的值被定在允许的范围内。
同时,曲柄固定的铰接座标A 可能被认为是任意值K 。
1.1 曲柄摇臂机构杆的长度由图Fig.1,左弧G C 2是点A 被允许的领域。
点A 的座标的选择从点2C 到点G 。
点A 的座标是02h y y c A -= (1)22A A y R x -= (2)当0h ,高度,在range(0 ,H ) 被逐渐增加。
曲柄摇杆机构的最优设计
曲柄摇杆机构的最优设计[摘要] 图解法设计曲柄摇杆机构时为了满足传力性能,往往需要重复进行,结果也不唯一。
本文采用0.618法,在给定行程速比系数k、摇杆摆角φ、长度l4等前提下,采用机械最优设计,使γmin最大,得到了设计最优解。
并讨论了行程速比系数k、摇杆摆角φ的取值范围。
[关键词] 曲柄摇杆机构机械最优设计0.618法1 引言机械最优设计是在给定的载荷或环境条件下,在机械产品的性态、几何尺寸关系或其他因素的限制范围内,选取设计变量,建立目标函数并使其获得最优值的一种新的设计方法。
设计变量、目标函数和约束条件这三者在设计空间(以设计变量为坐标轴组成的实空间)的几何表示中构成设计问题[1]。
最优设计是保证设计合理性、提高设计效率的一种有效方法。
曲柄摇杆机构中,传动角γ越大,对机构的传力愈有利,故常用传动角的大小及变化情况来衡量机构传力性能的好坏。
考虑到机构运动过程中传动角γ是变化的,为了保证机构传力性能良好,必须使最小传动角γmin≥[γ]。
传统的图解设计方法往往需要重复进行,结果也不唯一。
本文采用0.618法,在给定行程速比系数k、摇杆摆角φ、长度l4等前提下,运用机械最优设计,使γmin最大,得到了设计最优解。
并讨论了行程速比系数k、摇杆摆角φ的取值范围。
在实现过程中,本文采用C 语言实现优化过程编程,从而使结果更加精确、直观。
2 曲柄摇杆机构的最优设计(1)寻优目标函数的确定曲柄摇杆机构γmin出现在主动曲柄与机架共线的两位置之一处[2]。
以γmin 最大为寻优目标函数,即:maxf(x)=γmin=(γ1, γ3)min其中,γ1=arccosγ2= arccos(2)设计变量的选择如图1所示,考虑到一旦曲柄支点A确定,则机架l1=AD,其他设计参数l2、l3也随之确定。
因此,只需取曲柄为设计变量即可,即x=l2。
图1设计参数间的几何关系(3)设计参数间的几何关系若已知曲柄x时,有:l3=l1=其中,C1C2=2l4sin(Φ/2)∠AC2D=90°-arcsin+Φ/2(4)设计变量的取值范围根据文献[3]所述,寻优区间起始点xmin= C1C2(1-cosθ)/2sinθ;寻优区间终点xmax= C1C2/2。
椭圆齿轮-曲柄摇杆打纬机构的分析与毕业设计(全套图纸)[管理资料]
图1-1 TP500型号剑杆打纬机构简图
图1-2为K251型有梭丝织机的四连杆打纬机构。主轴1上的曲柄2,其颈上包有轴承3,经钢片夹4与牵手5相连接。牵手5的另一端活套在筘座脚6的牵手栓7上。两只筘座脚6则借托脚8固装在摇轴9上。当主轴转动时,通过曲柄2、牵手5及牵手栓7使筘座脚6绕摇轴9的中心摆动,从而使固装在筘座脚上的筘座10、钢筘11随之前后摆动,实现将纬丝推向织口。
摘要
目前在织机中有三种类型:分别是剑杆织机、喷水织机和喷气织机,剑杆织机因结构简单,成本低而应用广泛。我国是一个纺织大国,但由于我国在现代剑杆织机研究不足,当今剑杆织机机构的知识产权不在我国,就不可能将企业做大、做出品牌。要改变中高级剑杆织机生产设备主要依靠进口的局面,必须走自主创新的道路,需要从剑杆织机核心机构开始做基础性研究工作。剑杆织机的打纬机构主要有三种:共轭凸轮机构、四连杆机构和六连杆机构。
除了关键零部件的材质和热处理不过关外,对核心工作部件的工作机理没有进行深入的研究,造成运动构件之间受力不良也主要原因之一。因此虽国内机织在价格上具有优势(如国产剑杆织机价格平均在12万元/台,),但很多企业还是青睐进口产品。
出现这种状况的原因是,国内织机厂家自主创新能力差。到2004年4月,在我国申请有关剑杆织机机构的相关专利共35件,其中国外在华侨申请11件,且这11件已经进入实用和推广。国内企业对核心机构(如打纬和引纬机构)的研究还停留在测绘和仿制阶段,这不仅带来侵权法律问题,不可能将企业做大、做出品牌,同时也由于没有从理论上进行深入研究,对其中的核心技术没有完全掌握,就仿制不了预想的性能和可靠性。可见织机的研究必须走自主创新的道路,必须从核心执行机构创新开始,运用计算机分析软件获得最佳参数,取得自主知识产权,然后再研究其工作机理、优化性能和提高可靠性,才能创自己的品牌和名牌产品。
优化设计-曲柄摇杆机构优化设计
优化设计-曲柄摇杆机构优化设计优化设计-曲柄摇杆机构优化设计1:引言1.1 背景在机械工程中,曲柄摇杆机构是常用的传动机构之一,具有转动-直线运动转换的功能。
然而,由于曲柄摇杆机构的结构复杂性以及不同工况下的性能要求,如何对曲柄摇杆机构进行优化设计成为一项重要的工作。
1.2 目的本文旨在对曲柄摇杆机构进行优化设计,以提高其运动精度、工作效率和使用寿命。
2:功能需求分析2.1 运动要求根据使用场景和应用需求,分析曲柄摇杆机构需要实现的运动要求,包括速度、加速度、行程等方面的要求。
2.2 负载要求确定曲柄摇杆机构在工作过程中所承受的负载要求,包括静载荷和动载荷。
2.3 精度要求根据实际应用场景,分析曲柄摇杆机构需要达到的运动精度要求,如定位精度、重复定位精度等。
3:结构设计优化3.1 曲柄摇杆机构的结构形式选择根据运动要求和负载要求,结合现有的曲柄摇杆机构结构形式,选择合适的结构形式来满足设计要求。
3.2 关键部件的优化设计对曲柄摇杆机构的关键部件进行优化设计,如曲柄轴、摇杆、连杆等,提高其强度和刚度,减小重量和惯性。
4:润滑与密封设计4.1 润滑系统设计根据工作条件和运动要求,设计曲柄摇杆机构的润滑系统,确保关键部件的摩擦副有足够的润滑。
4.2 密封设计对曲柄摇杆机构的关键部位进行密封设计,防止润滑剂泄漏或外界杂质进入,保证机构的工作正常。
5:动力学分析与优化5.1 运动学分析通过运动学分析,研究曲柄摇杆机构的运动规律和轨迹,为后续的动力学分析提供基础。
5.2 动力学分析根据负载要求和运动要求,进行曲柄摇杆机构的动力学分析,考虑受力分布和扭矩传递,优化曲柄摇杆机构的结构参数和材料选择。
6:工艺制造优化6.1 工艺优化针对曲柄摇杆机构的结构特点和制造工艺要求,进行工艺优化,提高制造精度和工艺可行性。
6.2 制造工艺选择根据实际情况,选择适合曲柄摇杆机构的制造工艺,如铸造、锻造、加工等。
7:仿真与试验验证7.1 仿真分析使用计算机辅助工程技术,对曲柄摇杆机构进行有限元分析、动力学仿真等,验证优化设计方案的可行性。
曲柄摆动导杆机构在教学用具中的应用研究
1 研究背景
目前,有关粉笔盒的技术较多,如 CN202456938U 自动粉笔 盒,它由盒体和盒盖构成 ;盒体为长方体,其上端面上设有多个 粉笔槽,其前端面上设有与粉笔槽对应的按钮,按钮的下面设有 粉笔口,粉笔口与粉笔槽相通,粉笔口的下边沿处设有磨砂纸 ; 盒盖设在盒体的上端面上,其一端与粉笔盒通过铰链相连。再如 如 CN103213765A 公开了一种半自动出粉笔的粉笔盒,包括盒体、 盒盖、转动轴、挡板、长弹簧、短弹簧、出粉笔口以及橡胶软垫,其 特征是在盒体的一侧偏中下部的位置上设置有转动轴,在盒体中 和转动轴相对的一面的底部设置有出粉笔口,挡板的一头连接着 转动轴,另一头从出粉笔口处伸出,并且挡板可以绕转动轴转动, 在盒体底部的内侧安装有长弹簧和短弹簧,打开盒盖,人们就可 以向盒体中放入粉笔,粉笔均位于挡板的上部,并且由于长弹簧 和短弹簧的支撑作用使其在静止的状态下位于出粉笔口的上部, 当人们需要从盒体中取出粉笔时只需要按压挡板即可,同时,在 盒体底部的外侧安装有橡胶软垫。再如 CN2588837Y 公开了一种 新型粉笔盒 , 其特征是 :活动推杆的两头位置胶粘连接在弹性 推板的侧面两端的位置,弹性推板的整体位置直插安装在粉笔箱 的侧壁槽的位置,活动插板的整体位置直接安装在粉笔箱的右下 开口槽的位置,弹簧的一端位置勾挂固定连接在粉笔箱的开口槽 里侧的位置,活动粉笔盒的整体位置直接插安装在粉笔箱的下端 开口的位置,拉手的下端位置直接钉连接在活动粉笔盒的前侧面 的位置。以上这些技术均有可取之处,但是不能够同时将不同颜 色的粉笔同时推出而便于选择使用,且其结构比较复杂。下述粉 笔盒解决了上述问题。
最简单的平面连杆机构是平面四杆机构,又以铰链四杆机 构为基本形式。铰链四杆机构铰链除了基本三种类型曲柄摇杆机 构,双曲柄机构,双摇杆机构外,还有一些演化形式,其中 :
具有最佳传动角的平面曲柄滑块机构的解析解法
式( 5) , 求出具有最佳传动角( ) min max 之机构的相 对长度 x 2
和 x 3 值; 再将 x 1 , x 2 和 x 3 值代 入式( 4) 即可算得最佳传动
角( min) max 的数值。
3 设计实例
已知: 滑块行程 h = 200 mm, 行程速比系数 K =
1. 15, 试 设计 具 有最 佳 传 动角 ( min) max 的 机 构, 并 计 算出
沿用前面的式( 11) 。
( 3) 当 < 0 时, 式( 8) 方程有三个实根。因为此时必有
0
≤
q2 4
<
-
p3 及 q 27 2
<
-
p3 27
故令
r=
-
p3 27
( 13)
=
1 3
ar ccos(
-
q 2r
)
而三个实根中的唯一正确解为
x 1 = 2 3 r cos
( 14)
无 论出现哪 种情况, 将式( 8) 方程的 正确解 x 1 值代入
cos min = 2x 1sin 2 + ( 1 - 4x 21) cos 2
( 6)
1 - 4x 21co s2 2
将式( 6) 对 x 1 求导并经化简, 整理, 得
8co s3
2
x
3 1
+
2co s
2 ( cos2
2
-
2) x1 +
sin
2
=
0
( 7) 将式( 7) 变形为
x
3 1
+
An Analytic Solution of Planar Crank and Slider Mechanism with Optimum Transmission Angle
采煤机摇臂传动系统可靠性稳健优化设计
采煤机摇臂传动系统可靠性稳健优化设计张义民;黄婧;朱丽莎;王婷【摘要】采煤机摇臂传动系统为采煤机的关键动力传递部件.以MG300/700-WD 型采煤机摇臂传动系统为研究对象,根据实际工况建立了系统的有限元模型,利用Matlab软件对传动系统进行了非线性动力学特性分析,得到了系统危险部位的应力谱.在此基础上对摇臂传动系统进行了疲劳分析,建立了摇臂传动系统疲劳寿命可靠性模型.依据可靠性理论,采用四阶矩法对摇臂传动系统进行可靠性及可靠性灵敏度分析,分析了系统结构参数对系统可靠性的影响程度.对于摇臂传动系统疲劳寿命敏感的结构参数,进行了可靠性稳健优化设计,与单目标优化方法进行对比,并针对优化结果使用蒙特卡洛模拟的方法对可靠性进行了验证.结果表明,对采煤机摇臂传动系统进行可靠性稳健优化设计是一种实用、有效的方法.【期刊名称】《煤炭学报》【年(卷),期】2015(040)011【总页数】6页(P2540-2545)【关键词】采煤机;传动系统;可靠性;稳健优化设计;摇臂【作者】张义民;黄婧;朱丽莎;王婷【作者单位】东北大学机械工程与自动化学院,辽宁沈阳110819;东北大学机械工程与自动化学院,辽宁沈阳110819;东北大学机械工程与自动化学院,辽宁沈阳110819;东北大学机械工程与自动化学院,辽宁沈阳110819【正文语种】中文【中图分类】TD421.6采煤机是机械化采煤的主要设备[1],而摇臂传动系统是采煤机截割煤岩过程中重要的动力传递部件,并且受到越来越多的学者关注。
赵丽娟[2]采用虚拟样机技术对采煤机截割部进行了动力学仿真研究。
王想等[3]根据采煤机截割部本身存在的缺陷和使用的不便性对其结构进行了改进。
由于采煤机的工作环境恶劣,摇臂传动系统常常会因为过载或振动而损坏。
因此,对采煤机摇臂传动系统进行可靠性稳健优化设计以改善其工作可靠性是十分必要的。
随着可靠性理论与优化设计思想的结合,大部分文献从将“齿轮体积最小化”作为设计目标进行优化发展到采用可靠性理论与多目标优化相结合的方式对齿轮箱进行优化设计。
机械专业课程设计说明书-“摇臂”的机械加工工艺规程及工艺装备
工艺课程设计说明书题目:“摇臂〞的机械加工工艺规程及工艺装备设计者班级交设0804学号指导教师中南大学交通运输工程学院2011年12月25 日序言机械制造工艺学课程设计是在学完了大学的全部根底课、技术根底课以及大局部专业课之后,在进行了生产实习之后所进行的又一个环节。
它要求我们通过设计来获得综合运用过去所学过的全部课程进行工艺及结构设计的根本能力,还是我们在进行毕业设计之前对所学的各课程的一次深入的综合性的总复习,是一次理论联系实际的训练。
因此,它在我们四年的大学生活中占有重要的地位。
通过对工艺课程的学习,掌握了一些工艺根本知识,也希望能通过这次工艺课程设计稳固、扩大和强化自己所学到的理论知识与技能,提高自己设计计算、运用CAD软件制图、编写技术文件的能力,学会正确使用技术资料、标准、手册等工具书,并在设计中培养自己理论联系实际、严肃认真的工作作风和独立工作能力,对自己未来的将从事的学习及工作进行一次适应性的训练,希望在设计中能锻炼自己独立发现问题、分析问题、解决问题的能力,为自己今后更好的学习和工作,为社会创造更多的价值打下一个良好的坚实根底。
但是在十天左右的设计工程中,我发现个人能力有限,设计中却是遇到许多问题,希望老师指导。
一、零件的分析1、零件的功能本次设计我选择的零件是发动机的气门摇臂。
它位于配气机构中,气门摇臂的作用,是将推杆传来的力改变方向,作用到气门上,推开或关闭气门,以使发动机能按照给定的要求产生进、排气作用,从而使发动机能正常启动和运转工作。
这摇臂实际上是一个双臂杠杆,长短臂的比值约为1.2到1.8,较长的一端是推动气门的,短臂是与推杆接触的,短臂上有螺丝空,用来安装气门间隙调整螺栓.摇臂一般用45号钢模锻或精密铸造,也有球磨铸铁的和钢板冲压的.与气门接触的地方一般做成圆弧外表,并淬火提高硬度.2、零件的工艺分析零件图如下:图1 零件主视图、剖视图图2 零件俯视图零件的材料为45号钢,分析其零件图可以确定,它一共有7个加工外表,这些加工外表相互之间有一定的位置要求,而它们本身也有一定的精度和配合要求,这7组加工外表如下:1〕圆柱面40φ两端面,外表粗糙度要求为mm R a 2.3=;2〕圆柱面20φ两端面,外表粗糙度要求均为mm R a 2.3=;3〕以阶梯孔28φ为中心的加工外表要求:孔14.0028+φ,外表粗糙度要求为mm R a 3.6=;4〕以阶梯孔32φ为中心的加工外表要求:孔007.002.032+-φ〔外表粗糙度要求为mm R a 6.1=〕、底部倒角2.0R 〔其中孔007.002.032+-φ底面外表粗糙度要求为mm R a 2.3=〕、端面〔外表粗糙度要求为mm R a 2.3=〕以及端面倒角 455.0⨯〔外表粗糙度要求为mm R a 5.12=〕;5〕以孔016.0010+φ为中心的加工外表要求:孔016.0010+φ,与主中心孔的位置要求为5.040±,孔的外表粗糙度要求为mm R a 6.1=;6〕圆柱面8φ两端面,要求下底面与32φ中心面距mm 5,倒角5R7〕以阶梯孔03.008+φ为中心的加工外表 要求:孔03.008+φ,与主中心孔的位置要求为5.040±,孔的外表外表粗糙度要求为mm R a 6.1=;8〕阶梯孔14φ,深度为mm 1,外表粗糙度mm R a 5.12=。
曲柄摇杆机构设计方法
曲柄摇杆机构设计方法曲柄摇杆机构设计方法1·引言曲柄摇杆机构是一种常用的机械传动机构,其将旋转运动转化为直线运动或者其他形式的运动,广泛应用于各种机械设备中。
本文介绍了曲柄摇杆机构的设计方法,包括设计原则、构造选择、受力分析等。
2·设计原则曲柄摇杆机构的设计需要遵循以下原则:2·1 功能需求:明确机构的功能需求,如转速、载荷、行程等。
2·2 空间限制:考虑机构的整体尺寸、布局,以满足设备的安装和使用要求。
2·3 运动平稳性:通过合理的几何参数设计,使得曲柄摇杆机构运动平稳,减小振动和冲击。
2·4 功率损失:通过合理的材料选择和润滑方式设计,减小机械传动过程中的能量损失。
2·5 制造和装配:考虑机构的可制造性和可装配性,选择适合的加工工艺和装配工艺。
3·构造选择曲柄摇杆机构的构造选择包括曲柄类型、摇杆类型和连接方式。
3·1 曲柄类型:根据实际需求选择合适的曲柄类型,如直线型曲柄、圆弧型曲柄等。
3·2 摇杆类型:根据运动要求和空间限制选择合适的摇杆类型,如单摇杆、双摇杆等。
3·3 连接方式:根据构造要求选择合适的连接方式,如销轴连接、铆接连接等。
4·受力分析曲柄摇杆机构的受力分析是设计的重要环节,包括静态受力分析和动态受力分析。
4·1 静态受力分析:通过受力平衡条件,分析曲柄摇杆机构各部件的受力情况,确保各部件强度不超过材料的承载能力。
4·2 动态受力分析:根据机构运动过程中的惯性力、离心力等,分析曲柄摇杆机构的动态受力情况,确保机构运动平稳和安全。
5·参数设计曲柄摇杆机构的参数设计包括曲柄长度、摇杆长度、曲柄角度等。
5·1 曲柄长度:根据机构要求和受力分析结果,确定合适的曲柄长度,以满足运动要求和载荷要求。
5·2 摇杆长度:根据机构要求和受力分析结果,确定合适的摇杆长度,以满足运动要求和载荷要求。
曲柄摇杆机构的运动分析及快速优化设计
的最小数值 M N A G E和最大数值 M X A G E I_ N L A —NL , 如 图 2所示 。 创建曲柄摇杆 机构摆角的“ 系” 析特征 , 关 分 根据摆角 等于最大的 C A减去最小的 C A 所 D D ,
以关 系式设 为 :
=
( )在 装 配 模 块 中 为 2
设 计 与制 造
・
机 械 研 究 与应 用 ・
曲柄 摇 杆 机 构 的 运 动分 析 及 快 速优 化 设 计
谢 晓 华
( 州职业技术学院,湖南 永州 永 4 50 ) 2 10 )
摘
要 : 用 Po E对曲柄摇杆机 构进行运动分析 , 运 r/ 创建机 构的特征参数 , 对机构进行敏 感度分析 。通 过设置 辅助 再
Ab t a t n t i r ce, h t n o e c a k—rc e c a im sn r sr c :I h sa t l t e mo o ft r n i i h o k rme h n s u ig P o/ E i n l z d, e c a a t r t a a t r a ay e t h r ce s c p me es s h ii r ae c e td。t e e me h n s ss n i vt r n l z d r rae h n t c a im e st i a e a ay e .B et gt e a x l r o d t n ,t ef a i i t ay i n h i y y s t n h u i a yc n i o s l e s bl a l ssa d叩 - i i i l i n y t ld s n a eg v n t c a im.I i rv a h to s c n e in .p a t a d p e iin i e i r i e ome h n s ma g t sp o e t tt eme d i o v n e t r c i la r c s 。 d h h c n o
机械设计基础传动系统的设计与优化
机械设计基础传动系统的设计与优化传动系统在机械设计中起着至关重要的作用,它们通过传递力和运动,实现机械元件之间的配合和协调。
因此,合理设计和优化传动系统对于提高机械的性能和效率至关重要。
本文将介绍机械设计基础传动系统的设计原则及优化方法。
一、传动系统的设计原则在进行传动系统的设计时,有几个关键原则需要遵循。
1. 功能匹配原则:传动系统的设计应与所需实现的功能相匹配。
在明确机械的工作方式和工况后,我们需要选择适当的传动方式,以满足机械的运动需求。
2. 动力匹配原则:传动系统的设计应根据所需输出的功率来选择适当的动力来源,例如电机、发动机等。
动力的选择应考虑到所需的转矩、速度和功率等参数。
3. 可靠性原则:传动系统的设计应具备稳定可靠的特性,以保证机械的正常运行。
选择合适的传动元件和材料,确保其寿命和可靠性。
4. 效率原则:传动系统的设计应追求高效率。
通过减小能量损失和摩擦阻力等因素,可以提高传动系统的效率,减少机械的能源消耗。
二、传动系统的设计与优化方法传动系统的设计和优化需要综合考虑多个因素,并在设计过程中进行适当的分析和计算。
以下是设计和优化传动系统的几种常用方法。
1. 选用适当的传动方式:根据机械的工作方式和工况选择合适的传动方式,例如齿轮传动、皮带传动、链传动等。
不同的传动方式适用于不同的工况和功率要求。
2. 多参数综合优化:在设计过程中,需要考虑多个参数的优化,如转矩、速度比、传动效率等。
通过建立数学模型,可以进行综合优化计算,以获得最佳设计方案。
3. 材料选用和强度计算:在传动系统设计中,材料的选用和强度计算至关重要。
根据传动系统的负载和工况,选择合适的材料,并进行强度计算,以确保传动元件的安全性和可靠性。
4. 摩擦和损失分析:摩擦和损失是传动系统中的常见问题,会导致能量损失和效率下降。
通过分析和计算摩擦因素,采取相应的措施来减小摩擦和损失,以提高传动系统的效率。
5. 振动和噪声控制:传动系统在运行过程中可能会产生振动和噪声。
设计最佳传动曲柄滑块机构的一种新方法
设计最佳传动曲柄滑块机构的一种新方法
姜善涛
【期刊名称】《机械》
【年(卷),期】2009(036)007
【摘要】曲柄滑块机构的传统设计过程存在设计周期长、计算粗略等问题,计算结果具有多解的特点,无法在设计过程中确定哪一个结果具有最佳传动性能.本文在分
析了曲柄滑块机构的最小传动角与构件尺寸的关系的基础上,给出了一种新的设计
方法,对实现机构最佳传动的相关参数进行了组合优化,并绘制成图表.该图表中包含了最小传动角,行程速比系数及偏距与冲程的比值H/e.在给定设计条件的前提下,可直接通过该图表确定组成最佳传动机构的其它参数值.在生产实践中,具有方法简单、使用方便的特点.
【总页数】3页(P13-15)
【作者】姜善涛
【作者单位】烟台汽车工程职业学院,山东,烟台,265500
【正文语种】中文
【中图分类】TH132
【相关文献】
1.按最佳传动性能优化曲柄滑块机构设计 [J], 冀晓红
2.基于最佳传动性能的偏心曲柄滑块机构设计 [J], 冀晓红;丁勇
3.按最佳传动角的曲柄滑块机构的优化设计 [J], 娄建国
4.基于工作行程最佳传动性能的曲柄滑块机构的设计 [J], 娄建国
5.按最佳传动角设计偏置曲柄滑块机构 [J], 年四甜
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曲柄连杆机构结构设计说明
曲柄连杆机构结构设计第1章绪论1.1 选题的目的和意义曲柄连杆机构是发动机的传递运动和动力的机构,通过它把活塞的往复直线运动转变为曲轴的旋转运动而输出动力。
因此,曲柄连杆机构是发动机中主要的受力部件,其工作可靠性就决定了发动机工作的可靠性。
随着发动机强化指标的不断提高,机构的工作条件更加复杂。
在多种周期性变化载荷的作用下,如何在设计过程中保证机构具有足够的疲劳强度和刚度及良好的动静态力学特性成为曲柄连杆机构设计的关键性问题[1]。
通过设计,确定发动机曲柄连杆机构的总体结构和零部件结构,包括必要的结构尺寸确定、运动学和动力学分析、材料的选取等,以满足实际生产的需要。
在传统的设计模式中,为了满足设计的需要须进行大量的数值计算,同时为了满足产品的使用性能,须进行强度、刚度、稳定性及可靠性等方面的设计和校核计算,同时要满足校核计算,还需要对曲柄连杆机构进行动力学分析。
为了真实全面地了解机构在实际运行工况下的力学特性,本文采用了多体动力学仿真技术,针对机构进行了实时的,高精度的动力学响应分析与计算,因此本研究所采用的高效、实时分析技术对提高分析精度,提高设计水平具有重要意义,而且可以更直观清晰地了解曲柄连杆机构在运行过程中的受力状态,便于进行精确计算,对进一步研究发动机的平衡与振动、发动机增压的改造等均有较为实用的应用价值。
1.2 国内外的研究现状多刚体动力学模拟是近十年发展起来的机械计算机模拟技术,提供了在设计过程中对设计方案进行分析和优化的有效手段,在机械设计领域获得越来越广泛的应用。
它是利用计算机建造的模型对实际系统进行实验研究,将分析的方法用于模拟实验,充分利用已有的基本物理原理,采用与实际物理系统实验相似的研究方法,在计算机上运行仿真实验。
目前多刚体动力学模拟软件主要有Pro/Mechanics,Working model 3D,ADAMS等。
多刚体动力学模拟软件的最大优点在于分析过程中无需编写复杂仿真程序,在产品的设计分析时无需进行样机的生产和试验。
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1文献翻译英文原文:NOVEL METHOD OF REALIZING THE OPTIMAL TRANSMISSION OF THE CRANK-AND-ROCKER MECHANISM DESIGNAbstract:A novel method of realizing the optimal transmission of the crank-and-rockermechanism is presented. The optimal combination design is made by finding the related optimal transmission parameters. The diagram of the optimal transmission is drawn. In the diagram, the relation among minimum transmission angle, the coefficient of travel speed variation, the oscillating angle of the rocker and the length of the bars is shown, concisely, conveniently and directly. The method possesses the main characteristic. That it is to achieve the optimal transmission parameters under the transmission angle by directly choosing in the diagram, according to the given requirements. The characteristics of the mechanical transmission can be improved to gain the optimal transmission effect by the method. Especially, the method is simple and convenient in practical use.Keywords:Crank-and-rocker mechanism, Optimal transmission angle, Coefficient oftravel speed variationINTRODUCTIONBy conventional method of the crank-and-rocker design, it is very difficult to realize the optimal combination between the various parameters for optimal transmission. The figure-table design method introduced in this paper can help achieve this goal. With given conditions, we can, by only consulting the designing figures and tables, get the relations between every parameter and another of the designed crank-and-rocker mechanism. Thus the optimal transmission can be realized.The concerned designing theory and method, as well as the real cases of its application will be introduced later respectively.1ESTABLISHMENT OF DIAGRAM FOR OPTIMAL TRANSMISSION DESIGNIt is always one of the most important indexes that designers pursue to improve the efficiency and property of the transmission. The crank-and-rocker mechanism is widely used in the mechanical transmission. How to improve work ability and reduce unnecessary power losses is directly related to the coefficient of travel speed variation, the oscillating angle of the rocker and the ratio of the crank and rocker. The reasonable combination of these parameters takes an important effect on the efficiency and property of the mechanism, which mainly indicates in the evaluation of the minimum transmission angle.The aim realizing the optimal transmission of the mechanism is how to find the maximum of the minimum transmission angle. The design parameters are reasonablycombined by the method of lessening constraints gradually and optimizing separately. Consequently, the complete constraint field realizing the optimal transmission is established.The following steps are taken in the usual design method. Firstly, the initial values of the length of rocker 3l and the oscillating angle of rocker ϕ are given. Then the value of the coefficient of travel speed variation K is chosen in the permitted range. Meanwhile, the coordinate of the fixed hinge of crank A possibly realized is calculated corresponding to value K .1.1 Length of bars of crank and rocker mechanismAs shown in Fig.1, left arc G C 2 is the permitted field of point A . The coordinates of point A are chosen by small step from point 2C to point G .The coordinates of point A are02h y y c A -= (1)22A A y R x -= (2)where 0h , the step, is increased by small increment within range(0,H ). If thesmaller the chosen step is, the higher the computational precision will be. R is the radius of the design circle. d is the distance from 2C to G .2c o s )2c o s (22c o s 33ϕθϕϕ⎥⎦⎤⎢⎣⎡--+=l R l d (3)Calculating the length of arc 1AC and 2AC , the length of the bars of themechanism corresponding to point A is obtained [1,2].1.2 Minimum transmission angle min γMinimum transmission angle min γ(see Fig.2) is determined by the equations [3]322142322m i n 2)(c o s l l l l l l --+=γ (4) 322142322m a x 2)(c o s l l l l l l +-+=γ (5) m a x mi n 180γγ-︒=' (6) where 1l ——Length of crank(mm)2l ——Length of connecting bar(mm)3l ——Length of rocker(mm)4l ——Length of machine frame(mm)Firstly, we choose minimum comparing min γ with minγ'. And then we record all values of min γ greater than or equal to ︒40 and choose the maximum of them.Secondly, we find the maximum of min γ corresponding to any oscillating angle ϕγis different which is chosen by small step in the permitted range (maximum ofminoscillating angle ϕand the coefficient of travel speed variation K).Finally, we change the length of rockerl by small step similarly. Thus we may3γcorresponding to the different length of bars, different obtain the maximum ofminoscillating angle ϕand the coefficient of travel speed variation K.Fig.3 is accomplished from Table for the purpose of diagram design.It is worth pointing out that whatever the length of rocker 3l is evaluated, thelocation that the maximum of min γ arises is only related to the ratio of the length of rocker and the length of machine frame 3l /4l , while independent of 3l .2 DESIGN METHOD2.1 Realizing the optimal transmission design given the coefficient of travel speedvariation and the maximum oscillating angle of the rockerThe design procedure is as follows.(1) According to given K and ϕ, taken account to the formula the extreme included angle θ is found. The corresponding ratio of the length of bars 3l /4l is obtained consulting Fig.3.︒⨯+-=18011K K θ (7) (2) Choose the length of rocker 3l according to the work requirement, the length of the machine frame is obtained from the ratio 3l /4l .(3) Choose the centre of fixed hinge D as the vertex arbitrarily, and plot an isoscelestriangle, the side of which is equal to the length of rocker 3l (see Fig.4), andϕ=∠21DC C . Then plot 212C C M C ⊥, draw N C 1, and make angle θ-︒=∠9012N C C . Thus the point of intersection of M C 2 and N C 1 is gained. Finally, draw thecircumcircle of triangle 21C PC ∆.(4) Plot an arc with point D as the centre of the circle, 4l as the radius. The arc intersections arc G C 2 at point A . Point A is just the centre of the fixed hinge of the crank.Therefore, from the length of the crank2/)(211AC AC l -= (8)and the length of the connecting bar112l AC l -= (9)we will obtain the crank and rocker mechanism consisted of 1l , 2l , 3l , and 4l .Thus the optimal transmission property is realized under given conditions.2.2 Realizing the optimal transmission design given the length of the rocker (or the length of the machine frame) and the coefficient of travel speed variationWe take the following steps.(1) The appropriate ratio of the bars 3l /4l can be chosen according togiven K . Furthermore, we find the length of machine frame 4l (the length of rocker 3l ).(2) The corresponding oscillating angle of the rocker can be obtained consulting Fig.3. And we calculate the extreme included angle θ.Then repeat (3) and (4) in section 2.13 DESIGN EXAMPLEThe known conditions are that the coefficient of travel speed variation 1818.1=K and maximum oscillating angle ︒=40ϕ. The crankandrocker mechanism realizing the optimal transmission is designed by the diagram solution method presented above.First, with Eq.(7), we can calculate the extreme included angle ︒=15θ. Then, we find 93.0/43=l l consulting Fig.3 according to the values of θ and ϕ.If evaluate 503=l mm, then we will obtain 76.5393.0/504==l mm. Next, draw sketch(omitted).As result, the length of bars is 161=l mm,462=l mm,503=l mm,76.534=l mm.The minimum transmission angle is ︒=--+=3698.462)(arccos 322142322min l l l l l l γ The results obtained by computer are 2227.161=l mm, 5093.442=l mm, 0000.503=l mm, 8986.534=l mm.Provided that the figure design is carried under the condition of the Auto CAD circumstances, very precise design results can be achieved. 4 CONCLUSIONSA novel approach of diagram solution can realize the optimal transmission of the crank-and-rocker mechanism. The method is simple and convenient in the practical use. In conventional design of mechanism, taking 0.1 mm as the value of effective the precision of the component sizes will be enough.译文:认识曲柄摇臂机构设计的最优传动方法摘要:一种曲柄摇臂机构设计的最优传动的方法被提出。