曲柄摇杆机构优化设计说明

课程作业曲柄摇杆优化设计：宋*学号：2012138229班级：20121057三峡大学机械与动力学院得分目录1.曲柄摇杆机构优化设计题目要求 1..2.课题描述 23.数学模型的建立 3...3.1 设计变量的确定 3...3.2 约束条件的建立 3...3.3 目标函数的建立 6...4.数学模型的建立 8...5. 用 matlab 优化计算程序及分析讨论 85.1 讨论及结果分析 9...5.2.程序代码过程 116. 参考文献 10小结 121. 曲柄摇杆机构优化设计题目要求要求设计一曲柄摇杆机构，当曲柄由 p 转到 p+90。时，摇杆的输出角实现如下00给定的函数关系：2/、屮二屮+（P—P）2（1）03 兀 0式中 P 和屮分别为对应于摇杆在右极限位00置时曲柄和摇杆的位置角，它们是机架杆 14为原线逆时针度量的角度，见图 1。要求在该区间的运动过程中的最小传动角不得小于 45°，即：Y>[Y]二 45°min通常把曲柄的长度当成单位长度，即1]=1。另外，根据机构在机器中的许可空间，可以适当预选机架杆的长度，现取l4=5。2. 课题描述在曲柄输入角从 p 到 p+-的过程中，使摇杆输出角尽量满足一个给定的函数 002f（p）即公式（1）。对此我将 p 到 p+—等分为 m 分，当然输出角也将对应的 0002分为 m 分，然后我将输出角对应的数值与期望函数进行拟合，如果误差降到最小，那么得到的结果将会是优化的解，这是将连续型函数转化为离散型的问题，利用matalab 编程计算，从而求解。运动模型如图（1）所示图（1）曲柄摇杆机构运动模型2)3)3. 数学模型的建立3.1 设计变量的确定定义：设计变量是除设计常数之外的基本参数，在优化设计过程中不断地进行修改、调整、一直处于变化的状态，这些基本参数都叫做设计变量。对于本课题，设计常量为 l,l 长度，分别为 1 和 5。决定机构部分杆长尺寸/,/,1223以及摇杆按照已知运动规律开始运动时曲柄所处的位置角 P 应该列为设计变量 0即为X=lxxx}=b/123230由于整个机构的杆长都是按比例来设计的，他们都是 1 的倍数，按照题目要求曲柄的初始位置为极位角，即 Q。则可以根据曲柄摇杆机构各杆长度关系得到 Q 和00相应的摇杆/位置角屮的函数，关系式为30(/+/)2+/2—/2=arccos—1——243-2(/+/)1124(/+/)2—12—12=arccos—1——24321134由已知条件可知 1,1 长度分别为 1 和 5,而根据公式(2)(3)可知，Q 屮1200是由 1,1 的长度来决定，所以 1,1 为独立变量，则可以确定本课题的设计变量2323X=Lx}=|/1}，这是一个二维优化问题...