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机械优化设计实例
机械优化设计的一般过程
建立数学模型的基本原则
机械优化设计实例
机械优化设计全过程一般可分为:
1)建立优化设计的数学模型。
2)选择适当的优化方法。
3)编写计算机程序。
4)准备必要的初始数据并上机计算。
5)对计算机求得的结果进行必要的分析。
机械优化设计的一般过程
1)设计变量的选择:
尽量减少设计变量数目
设计变量应当相互独立
2)目标函数的确定:
选择最重要指标作为设计追求目标
3)约束条件的确定:
性能约束和边界约束
建立数学模型的基本原则
试设计一重量最轻的空心传动轴。空心传动轴的D、d分别为轴的外径和内径。轴的长度不得小于3m。轴的材料为45钢,×10-6㎏/㎜,弹性模量E=2×105MPa,许用切应力[τ]=60MPa。轴所受扭矩为M=×106N·mm。
设计实例1:
分析
设计变量:外径D、内径d、长度l
设计要求:满足强度,稳定性和结构尺寸要求外,还应达到重量最轻目的。
所设计的空心传动轴应满足以下条件:
(1)扭转强度
空心传动轴的扭转切应力不得超过许用值,即
空心传动轴的扭转切应力:
设计实例1:
空心传动轴的扭切应力:
设计实例1:
经整理得:
(2)抗皱稳定性
扭转切应力不得超过扭转稳定得临界切应力:
空心传动轴的扭转稳定的临界切应力为:
设计实例1:
整理得:
设计实例1:
(3)结构尺寸
点M的坐标:
设计实例2: