送纸机构的优化设计

解决方案I I艺/工紫/栅具/诊断/检测/维修/改造送纸机构的优化设计刘惠(陕西工业职业技术学院，陕西咸阳712000摘要:针对一种送纸机构,利用矢量方程解析法对机构进行 了运动分析与优化设计。在此基础上,建立了推纸板最大线速度与辊简线速度之差为最小值的机构优化设计数学模型,利用Matab对机构进行了优化数学计算有效地提高了送纸机构的运送速度和生产率。关键词:送纸机构;平面连杆;优化设计中图分类号:TH112文献标识码:A，文章编号: 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引言杆,EF与滑块固连,F点为了提高生产效率,某企业改进了送纸机构的结构,的轨迹及速度为分析对并进行了优化设计。象。上辊筒，纸送纸机构工六杆机构的结构关D度方向作原理如图1所系如图2所示,a.ar.as、示,为一个平面六a4分别为杆AC、BD、一杆3下提筒每问杆机构,杆1回转DE、EF的长度,么为A、带动杆2摆动,杆B之间高度,L为机构总[杆23随杆2平动和转高度,0.02.03分别为杆图1送纸机构工作原理动，通过杆4带动AC、BD、DE与水平方向图2送纸机构简圄推纸板运动,推纸的央角。以B点为坐标原点,AB为y轴建立坐标系。板往复一次,推出纸堆最下层纸张,在纸张速度与辊简线在机构中有两个闭链BCA B和BDEFOB,列出闭链速度相同时纸张进入辊筒,以进行加工。方程组:生产中要求提高效率,原有机构运送速度已无法满在闭链BCAB中:足要求,必须对机构各杆件尺寸进行优化设计,以提高运r2Cos0- ancos02=0(1)送速度。r2sin0- apsin0;-L,=0 I2机构分析在闭链BDEFOB中:2.1 轨迹分析11acos0+aycos03- -rg=0(2)送纸机构可简化为图2所示的平面六杆机构asinO+asin0y+ar-L=0 IABCDEF,其中曲柄AC为主动件,BD为摇杆,DE为连式(1)、(2)中已知量有01L .L\a1var、a3.a,待求未知利人库了。量,这样往往能很快发现问题所在,少走弯路。与热处理3结语加工有关的原始记录,其保存期要大于一年,以便质量分不能仅靠目测来进行热处理酸洗钻头工序的外观检析时采中国煤化工(编辑启迪验,应有符合工艺要求的方法来保证,更重要的是要有持续有效的监管措施,使正确的方法能够正确的实施。在作者简介MYHC N M H G事产品质量管理、技术解决酸洗钻头表面处理质量问题时，若同期加工的喷砂和生产工作。钻头外观合格,则应首先排查热处理清洗酸洗的加工质收稿日期:2008-12-20机械工程师2009 年第4期| 123解决方案I艺/工装/概具1诊豳/榆测/维筋/改造量为I2v13.02.03o优化设计的任务是在可行区域内找到一个点，使目解方程组得:标函数值最小。因此可作如下数学描述:r=Va+Z+2Lqasin0r 0-=arccoe gcosb.寻找X=(x,x,x)"r2(3)使得f(x)→minr=axcos0+ascosO3 0-=arcsin-oasin0ra4并满足44≤x≤66;36≤xp≤504;520≤x≤780以上就是优化设计的数学模型。2.2速度分析式(1)、(2)对时间t求一阶导数,可得平面六杆机构3.2利用Malab进行机构优化分析用Matlab优化工具箱中的fmincon函数进行参数优速度方程:化。首先找出在O取何值时F点取得最大速度,对式(1)~ixcos0- -rsin0=0r+asin00=0(4)式(6)用Matlab编程进行isin0x+r2cos0.0r -aycos0.0=0计算.可知在0-=4.7124弧度即270.1376时,F点取.C 出个数-agsin0=0r asin0=05-ij=0 |(5)得最大速度，将F点取得调用丰盾教axcos0202+ascos0j02=0最大值时的0n带入优化方0为输入量,解方程组得:程进行计算。「调用门标丽数请用内来成数程序框图如图3。.i=- aosin(0~-O2)程序运行的结果为:0=9 0ycos(0,-02)x= 6.9997输出结果497.4580 650.0000i;=- abDsin0r a0)sin0nsf=2.4045e- 007圈3优化计算程序 框圉g;= a0.cosOz(6)将优化得到的一组x值,即an.a2.23的长度带入依据azCOsO2方程(1)至(6)式编制的程序内,可得日与F点速度关系3机构优化通过对机构的运动分析，现有机构参数在转速为如图4所示,此时F点最大速度达到2.865m/s。而辊简线速度为:oR=4xpix228=2.864m/s2rad/s 时,F点获得的最高速度为1.873m/soF 方欲提高运4结论送速度,将辊筒直径由300mm增大为456mm,此时辊简如图4所示，送纸机构优化设计后,F点速度曲线最线速度也随之增大。则需要调整机构现有结构参数,使F高点即最大速度有很大提高,与辊筒速度进行比较,两者点最大速度与辊筒线速度相等。所以,该机构的优化设计速度差为0.001m/s,误差处于速度允差值0.005m/s之内，是寻求适合的结构参数，使纸张在F点达到最大速度时送纸机构的运送速度可满足生产要求。进入辊筒,且F点最大速度必须等于辊简线速度2。3.1数学模型的建立200025003.1.1设计变量 与设计空间D]150; 10送纸机构的设计参数包括L、L、a、ax、aj、a,厂方要求1000保持机构总高度L和A、B之间高度L不变,而as的长度-1000对优化没有影响,所以设计变量为杆1、杆2和杆3的长10012345671234万567度,即ava2.as,即:X=(a,a,as)"=(x,2,x)thetal19度thetal/%度3.1.2约束条件及可行区 与非可行区图4优化前后P点速度曲线因送纸机构整体尺寸不做过大调整，各杆件长度如果过长会使机构尺寸过大,因此对各杆件有长度约束,将本文以机构分析为基础,利用Matlab语言对机构的运待优化参数的初始长度分别乘以0.8和1.2，作为尺寸优送速度进行了优化设计,效果显著,大大提高了生产效率。化的上限和下限。[参考文献]44≤xr≤66; 336≤x≤504; 520≤x;≤780[1] 曹惟庆,徐曾荫.机构设计[M]北京:机械工.业出版社.2005.3.1.3 目标函数[2]王文娟.基于 Matlab优化工具箱的平面连杆机构的设计(]轻本文讨论的是单目标多变量优化问题。如果滑块最工机械，2006(4):82-85.高速度高于辊简线速度,纸张送进辊简时会产生推挤。为3]李洪忠.平面多杆机构的尺度优化综合[J].中国科技信息，2005(编辑黄获)避免干涉,滑块最高速度必须等于辊简线速度。设以滑块中国煤化工最高速度与辊简线速度之差最小为优化目标:(7)作着:TYHC N M H G事机械设计与制造的教min f(x)=V块ar wR宇与研究。3.1.4优化设计的数学模型收稿日期:2008-12-26134分数糖工程师2000 年第4期