基于變桿長(zhǎng)的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)可靠性研究.pdf

1、曲柄滑塊機(jī)構(gòu)具有承載能力大，利于潤(rùn)滑，磨損輕，壽命長(zhǎng)，易于加工，成本低等優(yōu)點(diǎn)，故在機(jī)械行業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。由于生產(chǎn)制造、裝配等原始誤差及轉(zhuǎn)動(dòng)副間隙的存在，這些不可避免的誤差因素將嚴(yán)重影響滑塊的運(yùn)動(dòng)可靠性。本文以偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)為例，研究桿長(zhǎng)變化對(duì)滑塊位移可靠性的影響，通過(guò)改變構(gòu)件尺寸來(lái)提高滑塊位移可靠性。因此這對(duì)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)可靠性的研究具有一定的理論與實(shí)際意義。
　　首先，本文從機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)角度出發(fā)，建立了包含桿長(zhǎng)尺寸誤差的偏置曲柄滑塊

2、機(jī)構(gòu)滑塊位移可靠性的計(jì)算模型，研究了桿長(zhǎng)變化對(duì)滑塊位移可靠性的影響。編寫(xiě)相應(yīng)的MATLAB仿真程序，通過(guò)實(shí)例分析得出了在考慮桿長(zhǎng)尺寸誤差時(shí)，曲柄長(zhǎng)、連桿長(zhǎng)、偏距改變對(duì)滑塊位移可靠性的影響不同這一結(jié)論。
　　其次，建立了綜合考慮桿長(zhǎng)尺寸誤差和轉(zhuǎn)動(dòng)副間隙因素下偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)滑塊位移可靠性的計(jì)算模型。并分別對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)副兩種接觸模型(即連續(xù)接觸模型與非連續(xù)接觸模型）下的變桿長(zhǎng)對(duì)滑塊位移可靠性的影響進(jìn)行了對(duì)比分析。基于MATLAB軟件的仿真得

3、出滑塊位移可靠性隨著曲柄長(zhǎng)度減小、連桿長(zhǎng)度增加、偏距減小而提高。在轉(zhuǎn)動(dòng)副間隙為連續(xù)接觸模型時(shí)，桿長(zhǎng)變化對(duì)可靠性的提高比非連續(xù)接觸模型時(shí)更顯著。
　　之后，利用窮舉法對(duì)含有行程不變約束條件的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)進(jìn)行滑塊位移可靠性提高的桿長(zhǎng)變化組合優(yōu)化。求得同時(shí)變曲柄長(zhǎng)、連桿長(zhǎng)和同時(shí)變曲柄長(zhǎng)、連桿長(zhǎng)、偏距，這兩種桿長(zhǎng)變化組合優(yōu)化下的可行解和最優(yōu)解。并根據(jù)所得的最優(yōu)解，分析了兩種桿長(zhǎng)變化組合優(yōu)化后的滑塊位移可靠性與優(yōu)化前滑塊位移可靠性的對(duì)比情況

4、，結(jié)果發(fā)現(xiàn)滑塊位移可靠性提高較明顯。并且發(fā)現(xiàn)三個(gè)桿長(zhǎng)變化組合優(yōu)化時(shí)滑塊位移可靠性的提高比兩個(gè)桿長(zhǎng)變化組合優(yōu)化時(shí)更顯著。
　　最后，基于單一桿長(zhǎng)變化對(duì)滑塊位移可靠性影響規(guī)律，采用遺傳算法對(duì)含有行程不變約束條件的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)進(jìn)行滑塊位移可靠性提高的桿長(zhǎng)變化組合優(yōu)化。算法中用通過(guò)檢查解的可行性決定解的棄留方式處理約束條件，之后分別利用二進(jìn)制編碼與十進(jìn)制編碼這兩種編碼方式對(duì)桿長(zhǎng)進(jìn)行遺傳算法優(yōu)化。優(yōu)化結(jié)果與窮舉法所求結(jié)果接近，證明了遺傳算法