送紙機構的優(yōu)化設計

解決方案I I藝/工紫/柵具/診斷/檢測/維修/改造送紙機構的優(yōu)化設計劉惠(陜西工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，陜西咸陽(yáng)712000摘要:針對一種送紙機構,利用矢量方程解析法對機構進(jìn)行 了運動(dòng)分析與優(yōu)化設計。在此基礎上,建立了推紙板最大線(xiàn)速度與輥簡(jiǎn)線(xiàn)速度之差為最小值的機構優(yōu)化設計數學(xué)模型,利用Matab對機構進(jìn)行了優(yōu)化數學(xué)計算有效地提高了送紙機構的運送速度和生產(chǎn)率。關(guān)鍵詞:送紙機構;平面連桿;優(yōu)化設計中圖分類(lèi)號:TH112文獻標識碼:A，文章編號: 1002- -333(2009 )04- -0123-02An Optimum Design of Paper Delivery SystemLIU Hui(Shaanxi Polytechnic Institute Xianyang 712000, China)Abstract: One kind of paper delivery system is analysed and optimized; the kinematic analysis of this mechanism isstudied by complexor equation analysis. Based on this, the minimum diference value between the maximum speed ofthe paper carrying board and the roller linear speed is established as the optimization design mathematical model, andoptimization mathematical calculation is done in Matlab environment. The result indicated that the operation speed iselevated effectively after the optimization.Key words: paper delivery Bystem; planar linkage; optimum design1引言桿,EF與滑塊固連,F點(diǎn)為了提高生產(chǎn)效率,某企業(yè)改進(jìn)了送紙機構的結構,的軌跡及速度為分析對并進(jìn)行了優(yōu)化設計。象。上輥筒，紙送紙機構工六桿機構的結構關(guān)D度方向作原理如圖1所系如圖2所示,a.ar.as、示,為一個(gè)平面六a4分別為桿AC、BD、一桿3下提筒每問(wèn)桿機構,桿1回轉DE、EF的長(cháng)度,么為A、帶動(dòng)桿2擺動(dòng),桿B之間高度,L為機構總[桿23隨桿2平動(dòng)和轉高度,0.02.03分別為桿圖1送紙機構工作原理動(dòng)，通過(guò)桿4帶動(dòng)AC、BD、DE與水平方向圖2送紙機構簡(jiǎn)圄推紙板運動(dòng),推紙的央角。以B點(diǎn)為坐標原點(diǎn),AB為y軸建立坐標系。板往復一次,推出紙堆最下層紙張,在紙張速度與輥簡(jiǎn)線(xiàn)在機構中有兩個(gè)閉鏈BCA B和BDEFOB,列出閉鏈速度相同時(shí)紙張進(jìn)入輥筒,以進(jìn)行加工。方程組:生產(chǎn)中要求提高效率,原有機構運送速度已無(wú)法滿(mǎn)在閉鏈BCAB中:足要求,必須對機構各桿件尺寸進(jìn)行優(yōu)化設計,以提高運r2Cos0- ancos02=0(1)送速度。r2sin0- apsin0;-L,=0 I2機構分析在閉鏈BDEFOB中:2.1 軌跡分析11acos0+aycos03- -rg=0(2)送紙機構可簡(jiǎn)化為圖2所示的平面六桿機構asinO+asin0y+ar-L=0 IABCDEF,其中曲柄AC為主動(dòng)件,BD為搖桿,DE為連式(1)、(2)中已知量有01L .L\a1var、a3.a,待求未知利人庫了。量,這樣往往能很快發(fā)現問(wèn)題所在,少走彎路。與熱處理3結語(yǔ)加工有關(guān)的原始記錄,其保存期要大于一年,以便質(zhì)量分不能僅靠目測來(lái)進(jìn)行熱處理酸洗鉆頭工序的外觀(guān)檢析時(shí)采中國煤化工(編輯啟迪驗,應有符合工藝要求的方法來(lái)保證,更重要的是要有持續有效的監管措施,使正確的方法能夠正確的實(shí)施。在作者簡(jiǎn)介MYHC N M H G事產(chǎn)品質(zhì)量管理、技術(shù)解決酸洗鉆頭表面處理質(zhì)量問(wèn)題時(shí)，若同期加工的噴砂和生產(chǎn)工作。鉆頭外觀(guān)合格,則應首先排查熱處理清洗酸洗的加工質(zhì)收稿日期:2008-12-20機械工程師2009 年第4期| 123解決方案I藝/工裝/概具1診豳/榆測/維筋/改造量為I2v13.02.03o優(yōu)化設計的任務(wù)是在可行區域內找到一個(gè)點(diǎn)，使目解方程組得:標函數值最小。因此可作如下數學(xué)描述:r=Va+Z+2Lqasin0r 0-=arccoe gcosb.尋找X=(x,x,x)"r2(3)使得f(x)→minr=axcos0+ascosO3 0-=arcsin-oasin0ra4并滿(mǎn)足44≤x≤66;36≤xp≤504;520≤x≤780以上就是優(yōu)化設計的數學(xué)模型。2.2速度分析式(1)、(2)對時(shí)間t求一階導數,可得平面六桿機構3.2利用Malab進(jìn)行機構優(yōu)化分析用Matlab優(yōu)化工具箱中的fmincon函數進(jìn)行參數優(yōu)速度方程:化。首先找出在O取何值時(shí)F點(diǎn)取得最大速度,對式(1)~ixcos0- -rsin0=0r+asin00=0(4)式(6)用Matlab編程進(jìn)行isin0x+r2cos0.0r -aycos0.0=0計算.可知在0-=4.7124弧度即270.1376時(shí),F點(diǎn)取.C 出個(gè)數-agsin0=0r asin0=05-ij=0 |(5)得最大速度，將F點(diǎn)取得調用豐盾教axcos0202+ascos0j02=0最大值時(shí)的0n帶入優(yōu)化方0為輸入量,解方程組得:程進(jìn)行計算?！刚{用門(mén)標麗數請用內來(lái)成數程序框圖如圖3。.i=- aosin(0~-O2)程序運行的結果為:0=9 0ycos(0,-02)x= 6.9997輸出結果497.4580 650.0000i;=- abDsin0r a0)sin0nsf=2.4045e- 007圈3優(yōu)化計算程序 框圉g;= a0.cosOz(6)將優(yōu)化得到的一組x值,即an.a2.23的長(cháng)度帶入依據azCOsO2方程(1)至(6)式編制的程序內,可得日與F點(diǎn)速度關(guān)系3機構優(yōu)化通過(guò)對機構的運動(dòng)分析，現有機構參數在轉速為如圖4所示,此時(shí)F點(diǎn)最大速度達到2.865m/s。而輥簡(jiǎn)線(xiàn)速度為:oR=4xpix228=2.864m/s2rad/s 時(shí),F點(diǎn)獲得的最高速度為1.873m/soF 方欲提高運4結論送速度,將輥筒直徑由300mm增大為456mm,此時(shí)輥簡(jiǎn)如圖4所示，送紙機構優(yōu)化設計后,F點(diǎn)速度曲線(xiàn)最線(xiàn)速度也隨之增大。則需要調整機構現有結構參數,使F高點(diǎn)即最大速度有很大提高,與輥筒速度進(jìn)行比較,兩者點(diǎn)最大速度與輥筒線(xiàn)速度相等。所以,該機構的優(yōu)化設計速度差為0.001m/s,誤差處于速度允差值0.005m/s之內，是尋求適合的結構參數，使紙張在F點(diǎn)達到最大速度時(shí)送紙機構的運送速度可滿(mǎn)足生產(chǎn)要求。進(jìn)入輥筒,且F點(diǎn)最大速度必須等于輥簡(jiǎn)線(xiàn)速度2。3.1數學(xué)模型的建立200025003.1.1設計變量 與設計空間D]150; 10送紙機構的設計參數包括L、L、a、ax、aj、a,廠(chǎng)方要求1000保持機構總高度L和A、B之間高度L不變,而as的長(cháng)度-1000對優(yōu)化沒(méi)有影響,所以設計變量為桿1、桿2和桿3的長(cháng)10012345671234萬(wàn)567度,即ava2.as,即:X=(a,a,as)"=(x,2,x)thetal19度thetal/%度3.1.2約束條件及可行區 與非可行區圖4優(yōu)化前后P點(diǎn)速度曲線(xiàn)因送紙機構整體尺寸不做過(guò)大調整，各桿件長(cháng)度如果過(guò)長(cháng)會(huì )使機構尺寸過(guò)大,因此對各桿件有長(cháng)度約束,將本文以機構分析為基礎,利用Matlab語(yǔ)言對機構的運待優(yōu)化參數的初始長(cháng)度分別乘以0.8和1.2，作為尺寸優(yōu)送速度進(jìn)行了優(yōu)化設計,效果顯著(zhù),大大提高了生產(chǎn)效率?；纳舷藓拖孪?。[參考文獻]44≤xr≤66; 336≤x≤504; 520≤x;≤780[1] 曹惟慶,徐曾蔭.機構設計[M]北京:機械工.業(yè)出版社.2005.3.1.3 目標函數[2]王文娟.基于 Matlab優(yōu)化工具箱的平面連桿機構的設計(]輕本文討論的是單目標多變量?jì)?yōu)化問(wèn)題。如果滑塊最工機械，2006(4):82-85.高速度高于輥簡(jiǎn)線(xiàn)速度,紙張送進(jìn)輥簡(jiǎn)時(shí)會(huì )產(chǎn)生推擠。為3]李洪忠.平面多桿機構的尺度優(yōu)化綜合[J].中國科技信息，2005(編輯黃獲)避免干涉,滑塊最高速度必須等于輥簡(jiǎn)線(xiàn)速度。設以滑塊中國煤化工最高速度與輥簡(jiǎn)線(xiàn)速度之差最小為優(yōu)化目標:(7)作著(zhù):TYHC N M H G事機械設計與制造的教min f(x)=V塊ar wR宇與研究。3.1.4優(yōu)化設計的數學(xué)模型收稿日期:2008-12-26134分數糖工程師2000 年第4期