文档介绍：上海交通大学
硕士学位论文
模切机肘杆机构系统性能分析及优化设计
姓名:邓堃
申请学位级别:硕士
专业:机械设计及理论
指导教师:邹慧君
20050201
模切机肘杆机构机械性能分析及优化设计
摘要
自动平压平模切机的双肘杆机构是模切机工作的核心部分其机
械性能直接影响到该机的工作能力和加工质量因此对双肘杆机构
进行运动学与动力学分析就显得很有必要而且可对后续的改进设计
提供有力的基础本论文主要针对 MW1050II 型自动平压平模切机的
双肘杆机构进行了运动学与动力学分析其次用改进的遗传算法
—混合遗传算法 CGA 对该机构进行了结构优化在撰写本论文过
程中取得了以下一些研究成果
高级杆组的位置求解问题一向是一个较难解决的问题本文提
出了一种新的求解方法—虚设铰链法成功地完成了对双肘杆机构中
的 III 级杆组的位置求解取得了较好的结果经用 Adams 加以验证
说明本文所提出的方法是可行的使用方便收敛快结果精度也较
高而且这种方法可推广用于其他任意高级杆组的位置求解
模切机的模切效果与其运动学特性联系很紧密本文详细分析了
双肘杆机构的各杆的运动规律角位移角速度角加速度及质心的
位移速度和加速度等指出了该机构存在的缺点和不足另外
本文从动态静力学的角度对双肘杆机构进行了动力性能分析经具体
分析计算得出在不考虑惯性力不平衡速度波动及杆件的应力应变
等因素的情况下该双肘杆机构在 300 吨模切压力 7000 转/小时工
作速度的情况下是可以稳定工作的同时为避免产生腾跳由肘杆
所受轴向压力的正负转变可得出极限工作速度同时也得到模切时间
和保压时间等指标此外还得出了模切机模切能力曲线这对分析
模切机的模切情况和性能极为有利为进一步研究和设计新的机构提
供了有力的依据最后分析了模切压力产生的机理及影响其变化的
因素指出曲柄转角是影响模切压力的最大因素之一
本文在前面运动学及动力学分析的基础上利用 VC 语言编写了
一个相应的运动分析与设计软件参数化的编程风格数据的多样化
处理直观的动态演示及各种清晰的曲线图等给双肘杆机构的深入
分析研究与设计带来了极大方便
在优化算法方面本文综合了遗传算法和退火算法的优点同时
融入了自适应算法的特点提出了一种新的混合遗传算法该混合遗
传算法所采取的具体策略是在选择算子里运用退火算法对适应度值
进行适当的拉伸在交叉和变异算子里用自适应算法对交叉概率 Pc
i
与变异概率 Pm 进行合理的调整同时采用最优保存策略确保当前
最优个体不被淘汰掉这有利于搜索到全局最优解另外针对约束
条件太苛刻的情况也采取了初期适当放宽条件以后逐渐加强约束
条件的办法经实例表明提出的混合遗传算法搜索速度快突破了
局部收敛的局限获得了较好的全局最优解经分析比较优化后的
机构大大改善了原机构的机械特性取得了较为满意的优化结果
关键词模切机连杆机构高级杆组遗传算法退火算法
参数化设计
ii
ANALYSIS OF MECHANICAL FUNCTION AND
OPTIMAL DESIGN OF DOUBLE-ELBOW
MECHANISM IN DIE-CUTTING MACHINE
ABSTRACT
Double-elbow mechanism is the core part of automatic die-cutting machine. The
mechanical function will directly affect the working ability and manufacturing quality,
which makes it necessary to analyze kinematics and dynamics and sets a solid basis
for later improvement and design. This thesis analyzes kinematics and dynamics of
double-elbow mechanism of MW1050II Automatic Die-cutting machine. And the
mechanism is optimized with improved ic Algorithm, Composite GA CGA .
During the developm