槽形托輥帶式輸送機(jī)設(shè)計(jì),槽形托輥帶式,輸送,設(shè)計(jì) 一、選題的依據(jù)及意義： 帶式輸送機(jī)是一種摩擦驅(qū)動(dòng)以連續(xù)方式運(yùn)輸物料的機(jī)械。應(yīng)用它可以將物料在一定的輸送線上，從最初的供料點(diǎn)到最終的卸料點(diǎn)間形成一種物料的輸送流程。它既可以進(jìn)行碎散物料的輸送，也可以進(jìn)行成件物品的輸送。除進(jìn)行純粹的物料輸送外，還可以與各工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)流程中的工藝過(guò)程的要求相配合，形成有節(jié)奏的流水作業(yè)運(yùn)輸線。所以帶式輸送機(jī)廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代化的各種工業(yè)企業(yè)中。在礦山的井下巷道、礦井地面運(yùn)輸系統(tǒng)、露天采礦場(chǎng)及選礦廠中，廣泛應(yīng)用帶式輸送機(jī)。它用于水平運(yùn)輸或傾斜運(yùn)輸。 帶式輸送機(jī)是煤礦最理想的高效連續(xù)運(yùn)輸設(shè)備，與其他運(yùn)輸設(shè)備(如機(jī)車(chē)類(lèi))相比，具有輸送距離長(zhǎng)、運(yùn)量大、連續(xù)輸送等優(yōu)點(diǎn)，而且運(yùn)行可靠，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化和集中化控制，尤其對(duì)高產(chǎn)高效礦井，帶式輸送機(jī)已成為煤炭開(kāi)采機(jī)電一體化技術(shù)與裝備的關(guān)鍵設(shè)備。 帶式輸送機(jī)一般有兩種基本形式-平形帶和槽形帶，兩種形式的區(qū)別主要是上托輥形式不同，此次我選的是槽形托輥式輸送機(jī)。 通過(guò)槽形托輥帶式輸送機(jī)的設(shè)計(jì)不僅是對(duì)我們大學(xué)四年來(lái)所學(xué)的東西綜合運(yùn)用，零部件設(shè)計(jì)、強(qiáng)度分析、標(biāo)準(zhǔn)件的選用、solidworks軟件的使用、編寫(xiě)技術(shù)文件、查閱文獻(xiàn)等方面的訓(xùn)練，更是考察了我們的設(shè)計(jì)和動(dòng)手能力，令我們對(duì)所學(xué)的知識(shí)有更深一層的理解。相信這次畢設(shè)會(huì)令我受益匪淺。 二、國(guó)內(nèi)外研究概況及展趨勢(shì)（含文獻(xiàn)綜述）： 帶式輸送機(jī)是一種適應(yīng)能力較強(qiáng)，應(yīng)用廣泛的輸送機(jī)械，多用于塊狀和粒狀的物料，也可用來(lái)輸送單件物品。由于帶式輸送機(jī)能夠經(jīng)濟(jì)而有效地輸送物料，故不僅在小輸送量和短距離內(nèi)可以采用，而且在大輸送量和長(zhǎng)輸送距離內(nèi)也同樣采用。 在工業(yè)生產(chǎn)中，帶式輸送機(jī)可用作生產(chǎn)機(jī)械設(shè)備之間構(gòu)成連續(xù)生產(chǎn)的紐帶，以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)環(huán)節(jié)的連續(xù)性和自動(dòng)化，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和減輕勞動(dòng)強(qiáng)度。 帶式輸送機(jī)一般有兩種基本形式-平形帶和槽形帶，兩種形式的區(qū)別主要是上托輥形式不同，帶式輸送機(jī)的基本位置形式有五種∶（1）水平輸送機(jī)（2）傾斜輸送機(jī)（3）先水平后傾斜輸送機(jī)（4）先傾斜后水平輸送機(jī)（5）水平-傾斜-水平輸送機(jī)，其它布置形式是以上五種形式的混合。 帶式輸送機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)為：⑴設(shè)備大型化。其主要技術(shù)參數(shù)與裝備均向著大型化發(fā)展，以滿足年產(chǎn)300~500萬(wàn)t以上高產(chǎn)高效集約化生產(chǎn)的需要。 ⑵應(yīng)用動(dòng)態(tài)分析技術(shù)和機(jī)電一體化、計(jì)算機(jī)監(jiān)控等高新技術(shù)，采用大功率軟起動(dòng)與自動(dòng)張緊技術(shù)，對(duì)輸送機(jī)進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)與監(jiān)控，大大地降低了輸送帶的動(dòng)張力，設(shè)備運(yùn)行性能好，運(yùn)輸效率高。 ⑶采用多機(jī)驅(qū)動(dòng)與中間驅(qū)動(dòng)及其功率平衡、輸送機(jī)變向運(yùn)行等技術(shù)，使輸送機(jī)單機(jī)運(yùn)行長(zhǎng)度在理論上已有受限制，并確保了輸送系統(tǒng)設(shè)備的通用性、互換性及其單元驅(qū)動(dòng)的可靠性。 ⑷新型、高可靠性關(guān)鍵元部件技術(shù)。如包含CST等在內(nèi)的各種先進(jìn)的大功率驅(qū)動(dòng)裝置與調(diào)速裝置、高壽命高速托輥、自清式滾筒裝置、高效貯帶裝置、快速自移機(jī)尾等。如英國(guó)FSW生產(chǎn)的FSW1200/（2~3）×400（600）工作面順槽帶式輸送機(jī)就采用了液粘差速或變頻調(diào)速裝置，運(yùn)輸能力達(dá)3000 t/h以上，它的機(jī)尾與新型轉(zhuǎn)載機(jī)（如美國(guó)久益公司生產(chǎn)的S500E）配套，可隨工作面推移而自動(dòng)快速自移、人工作業(yè)少、生產(chǎn)效率高。 三、研究?jī)?nèi)容及實(shí)驗(yàn)方案： 1、槽形托輥帶式輸送機(jī)的原始資料(數(shù)據(jù))及設(shè)計(jì)技術(shù)要求 a）輸送長(zhǎng)度為30 米,提升高度2.5米； b）輸送量500 t/h, 輸送物料為原煤； c）輸送物料為比重900公斤/米3，物料在帶面上的動(dòng)堆積角為300； d）輸送帶速： 2米/秒 ； 2、研究?jī)?nèi)容 運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力參數(shù)計(jì)算，主要零部件的強(qiáng)度計(jì)算，主要零件、部件及總裝配圖繪制，設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)的編寫(xiě)。 四、目標(biāo)、主要特色及工作進(jìn)度 1、目標(biāo)： 通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，可以系統(tǒng)地把大學(xué)里的專(zhuān)業(yè)知識(shí)復(fù)習(xí)應(yīng)用到實(shí)際設(shè)計(jì)和生產(chǎn) 去，提高自己的動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力，鍛煉自己的自主能力和查閱資料的能力，以此提 高的綜合素質(zhì)來(lái)適應(yīng)社會(huì)發(fā)展的需求。 2、主要特色： 借助計(jì)算機(jī)將平形托輥帶式輸送機(jī)在工作狀態(tài)時(shí)的整個(gè)階段的工作情況展示出來(lái)，有助于我們更好地對(duì)設(shè)計(jì)產(chǎn)品進(jìn)行改進(jìn)。 3、工作進(jìn)度： 工作進(jìn)度： 1). 查閱相關(guān)資料，外文資料翻譯（6000字符以上），撰寫(xiě)開(kāi)題報(bào)告。 第1周—第2周 2)．運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力參數(shù)計(jì)算 第3周—第4周 3)．總裝圖設(shè)計(jì) 第5周—第8周 4). 主要零、部件強(qiáng)度及選用計(jì)算 第9周—第11周 5)．用solidworks對(duì)主要零件進(jìn)行有限元分析 —第12周 6). 繪制零、部件圖 第13周—第16周 7)．整理畢業(yè)論文答辯準(zhǔn)備 —第17周 五、參考文獻(xiàn) 【1】孫桓等主編.機(jī)械原理. 北京:高等教育出版社，2001 【2】濮良貴等主編.機(jī)械設(shè)計(jì). 北京:高等教育出版社，2001 【3】毛廣卿主編.糧食輸送機(jī)械與應(yīng)用. 北京:科學(xué)出版社，2003 【4】徐灝主編.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)（第四版）.北京.機(jī)械工業(yè)出版社.1991 【5】范祖堯主編.現(xiàn)代機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)手冊(cè). 北京:機(jī)械工業(yè)出版社，1996 【6】《運(yùn)輸機(jī)械設(shè)計(jì)選用手冊(cè)》編委會(huì).運(yùn)輸機(jī)械設(shè)計(jì)選用手冊(cè). 北京: 化學(xué)工業(yè)出版社.1999 【7】Shigley J E,Uicher J J.Theory of machines and mechanisms.New York:McGraw-Hill Book Company,1980 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開(kāi)題報(bào)告 題目：槽形托輥帶式輸送機(jī) 專(zhuān) 業(yè) 名 稱(chēng)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 班 級(jí) 學(xué) 號(hào)： 078105209 學(xué) 生 姓 名： 郭亮 指 導(dǎo) 教 師： 封立耀 填表日期 年 月 日 槽形托輥帶式輸送機(jī)設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名：郭亮 班級(jí)：0781052 指導(dǎo)老師：封立耀 摘要：本文所設(shè)計(jì)的是槽形托輥帶式輸送機(jī)，其設(shè)計(jì)要求為：輸送物料為原煤，輸送量：500 噸/小時(shí)，輸送長(zhǎng)度：30 米,提升高度2.5米；堆積密度：900公斤/米3；物料在帶面上的動(dòng)堆積角為300，輸送帶速：2米/秒，上托輥槽形布置。設(shè)計(jì)中，其整體是一個(gè)傾斜的狀態(tài)，上托輥都采用槽形布置；下（回程）托輥采用平行托輥。本輸送機(jī)為向上運(yùn)輸物料，其傾斜角為3.80<150，所以采用小傾角設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)帶寬時(shí)，按照槽形布置來(lái)選擇計(jì)算。在尾架的選取方面，采用螺旋拉緊裝置尾架，使輸送帶能始終保持必要的張力。用Solidworks對(duì)連接軸進(jìn)行有限元分析，得出其一般工作時(shí)的性能狀態(tài)，并做出相應(yīng)的調(diào)整。 目前，帶式輸送機(jī)正朝著長(zhǎng)距離，高速度，低摩擦的方向發(fā)展，近年來(lái)出現(xiàn)的氣墊式帶式輸送機(jī)就是其中的一個(gè)。在帶式輸送機(jī)的設(shè)計(jì)、制造以及應(yīng)用方面,目前我國(guó)與國(guó)外先進(jìn)水平相比仍有較大差距,國(guó)內(nèi)在設(shè)計(jì)制造帶式輸送機(jī)過(guò)程中存在著很多不足。 關(guān)鍵詞： 槽形托輥 帶式輸送機(jī) 輸送帶 有限元分析 指導(dǎo)老師簽名： The Design of Slotted Roller Belt Conveyor Student name: guoliang Class: 0781052 Supervisor: fengliyao Abstract: What is designed in this paper is slotted roller belt conveyor, the design requirements are: transport of materials: coal, transport capacity: 500 tons / hour, transmission length: 30 meters, 2.5 meters high upgrade; Bulk Density: 900 kg / m 3; materials in the dynamic accumulation of the surface with angle is 30, conveyor speed: 2 m / s, on the trough roller arrangement. Design of a tilt the overall state of the idler trough arrangement used; under the (return) the use of parallel idler rollers. When the materials are transport up through the conveyor, the tilt angle is 3.80 <150, so take the use of small-angle design. As the selection of the tailstock, we take the use of Tailstock screw tensioning device so that the conveyor system can always maintain the necessary tension. And Solidworks is used to do the finite element analysis on the connecting axis, to meet the required strength. Today, long distance, high speed, low friction is the direction of belt conveyor’s development. Air cushion belt conveyor is one of them. At present, we still fall far short of abroad advanced technology in design, manufacture and using. There are a lot of wastes in the design of belt conveyor. Keywords: slotted roller belt conveyor conveyor idlers Finite Element Analysis Signature of Supervisor: 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書(shū) I、畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)題目： 30米槽形托輥帶式輸送機(jī)設(shè)計(jì) II、畢 業(yè)設(shè)計(jì)(論文)使用的原始資料(數(shù)據(jù))及設(shè)計(jì)技術(shù)要求： 帶式輸送機(jī)是一種摩擦驅(qū)動(dòng)以連續(xù)方式運(yùn)輸物料的機(jī)械。應(yīng)用它，可以將物料在一定的輸送線上，從最初的供料點(diǎn)到最終的卸料點(diǎn)間形成一種物料的輸送流程。本輸送機(jī)用于碎散物料的上行輸送。 1. 輸送長(zhǎng)度：30米,提升高度2.5米； 2. 輸送量：500 噸/小時(shí), 輸送物料為原煤； 3. 堆積密度：900公斤/米3；物料在帶面上的動(dòng)堆積角為300； 4、輸送帶速：2米/秒 III、畢 業(yè)設(shè)計(jì)(論文)工作內(nèi)容及完成時(shí)間： 1. 查閱相關(guān)資料，外文資料翻譯（6000字符以上），撰寫(xiě)開(kāi)題報(bào)告。 第1周—第2周 2．運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力參數(shù)計(jì)算 第3周—第4周 3．總裝圖設(shè)計(jì) 第5周—第8周 4. 主要零、部件強(qiáng)度及選用計(jì)算 第9周—第11周 5．用solidworks對(duì)主要零件進(jìn)行有限元分析 —第12周 6．繪制零、部件圖 第13周—第16周 7. 整理畢業(yè)論文及答辯準(zhǔn)備 —第17周 Ⅳ 、主 要參考資料： 【1】孫桓等主編.機(jī)械原理.北京:高等教育出版社，2001 【2】濮良貴等主編.機(jī)械設(shè)計(jì). 北京:高等教育出版社，2001 【3】《運(yùn)輸機(jī)械設(shè)計(jì)選用手冊(cè)》編委會(huì).運(yùn)輸機(jī)械設(shè)計(jì)選用手冊(cè). 北京: ， 化學(xué)工業(yè)出版社.1999 【4】毛廣卿主編.糧食輸送機(jī)械與應(yīng)用. 北京: 科學(xué)出版社，2003 【5】范祖堯主編.現(xiàn)代機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)手冊(cè). 北京:機(jī)械工業(yè)出版社，1996 【6】徐灝主編.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)（第四版）.北京.機(jī)械工業(yè)出版社.1991 【7】Shigley J E,Uicher J J.Theory of machines and mechanisms.New York:McGraw-Hill Book Company,1980 航空制造工程 學(xué)院 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 專(zhuān)業(yè) 0781052 班 學(xué)生（簽名）： 郭亮 日期： 自 2011 年 2 月 23 日至 2011 年 6 月 2 日 指導(dǎo)教師（簽名）： 封立耀 助理指導(dǎo)教師(并指出所負(fù)責(zé)的部分)： 機(jī)械設(shè)計(jì) 系（室）主任（簽名）： 賀紅林 附注:任務(wù)書(shū)應(yīng)該附在已完成的畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)首頁(yè)。 航空工程 系 07 級(jí)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）進(jìn)度登記表 姓名 郭亮 專(zhuān)業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 班級(jí)學(xué)號(hào) 078105209 第 周；與導(dǎo)師討論（ ）次，缺勤（ ）天，請(qǐng)假（ ）天 學(xué)生主要工作： 指導(dǎo)老師審查意見(jiàn)： 學(xué)生簽名： 指導(dǎo)老師簽名： 第 周；與導(dǎo)師討論（ ）次，缺勤（ ）天，請(qǐng)假（ ）天 學(xué)生主要工作： 指導(dǎo)老師審查意見(jiàn)： 學(xué)生簽名： 指導(dǎo)老師簽名： 第 周；與導(dǎo)師討論（ ）次，缺勤（ ）天，請(qǐng)假（ ）天 學(xué)生主要工作： 指導(dǎo)老師審查意見(jiàn)： 學(xué)生簽名： 指導(dǎo)老師簽名： 注：1、本表由學(xué)生填寫(xiě)，交指導(dǎo)教師簽署審核意見(jiàn)， 2、本表作為畢設(shè)成績(jī)?cè)u(píng)定依據(jù)之一存入檔案，情妥善保管。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 題 目： 槽形托輥帶式輸送機(jī)設(shè)計(jì) 系 別： 航空工程系 專(zhuān)業(yè)名稱(chēng)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 班級(jí)學(xué)號(hào)： 078105209 學(xué)生姓名： 郭亮 指導(dǎo)教師： 封立耀 二O一一年 六 月 編號(hào)：　　　　　　　 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）資料袋 （此表僅供各系裝袋參考用） 題目名稱(chēng) 槽形托輥帶式輸送機(jī) 學(xué)生姓名 郭亮 學(xué)號(hào) 078105209 專(zhuān)業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化 系別 航空工程系 指導(dǎo)教師姓名 封立耀 職稱(chēng) 序號(hào) 資料名稱(chēng) 袋內(nèi)有者劃 √ 序號(hào) 資料名稱(chēng) 袋內(nèi)有者劃 √ 1 任務(wù)書(shū) √ 9 指導(dǎo)教師評(píng)分表 （或存系部） 2 開(kāi)題報(bào)告 √ 10 評(píng)閱人評(píng)分表 （或存系部） 3 學(xué)士學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明 √ 11 成績(jī)?cè)u(píng)定表 （或存系部） 4 說(shuō)明書(shū)或論文 √ 其　它 5 譯文（含原稿） √ 1 6 附 圖 張 2 7 電子文檔 （或存系部） √ 3 8 畢業(yè)設(shè)計(jì)進(jìn)度 登記表 （或存系部） √ 4 綜合評(píng)定成績(jī) 指導(dǎo)教師（簽字）：　　　　　　　　　　歸檔責(zé)任人（簽字）：　　　　　　　 20　 年　 月　　日 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 偽形的機(jī)械結(jié)構(gòu)優(yōu)化構(gòu)形理論 學(xué)生姓名：郭亮 班級(jí)：0781052 指導(dǎo)老師：封立耀 Jean Luc Marcelin 2007年1月10日收到 /接受:2007 年5月1日/在線發(fā)表：2007年5月25日。 2007年斯普林格出 版社倫敦有限公司 摘要 這項(xiàng)工作提供了偽構(gòu)形理論的一些應(yīng)用程序，機(jī)械結(jié)構(gòu)的形狀優(yōu)化技術(shù)。在本文構(gòu)形理論的發(fā)展中， 優(yōu)化的主要目標(biāo)是最終總勢(shì)能的最小化 。其他目標(biāo)優(yōu)化使用的機(jī)械結(jié)構(gòu)優(yōu)化通常被用來(lái)限制或優(yōu)化約束。在這里介紹二種應(yīng)用：第一個(gè)是使用遺傳算法與偽構(gòu)形技術(shù)對(duì)一水滴形狀優(yōu)化和第二個(gè)是對(duì)一個(gè)液壓錘后軸承的形狀優(yōu)化處理。 關(guān)鍵詞 形狀優(yōu)化 結(jié)構(gòu) 遺傳算法 1引言 本文介紹一種偽構(gòu)形方法來(lái)達(dá)到物體形狀優(yōu)化基于總勢(shì)能的最小化。我們將介紹減少結(jié)構(gòu)總勢(shì)能尋找最優(yōu)形狀，這可能在某些情況下是個(gè)好主意。該參考的構(gòu)形理論可以以某種方式合理的理由解釋如下。 據(jù)Bejan [1]，在工程設(shè)計(jì)和自然性能中，形狀和結(jié)構(gòu)一直在演變?yōu)楦玫男阅?；在工程設(shè)計(jì)中用到的目標(biāo)和制約因素是從該幾何相同的機(jī)制在自然流動(dòng)系統(tǒng)中出現(xiàn)。Bejan [1]開(kāi)始設(shè)計(jì)和工程系統(tǒng)優(yōu)化，并從自然系統(tǒng)中發(fā)現(xiàn)了幾何形式的確定原則。這種發(fā)現(xiàn)是新的構(gòu)形理論的根據(jù)。優(yōu)化配置注定是不完善的。該系統(tǒng)的不完善到處蔓延時(shí)，效果最差，使越來(lái)越多的內(nèi)部點(diǎn)和硬件工作部件被壓?？此破毡榈膸缀涡问綀F(tuán)結(jié)工程與自然的流動(dòng)系統(tǒng)。Bejan [1]采用了一種新的理論，他毫不掩飾地說(shuō)明，與熱力學(xué)第二定律是相同的理論，因?yàn)橐粋€(gè)簡(jiǎn)單的理論意圖 預(yù)測(cè)地球上任何活著的幾何形式。 許多構(gòu)形理論的應(yīng)用程序在機(jī)械流體中開(kāi)發(fā)，特別是在優(yōu)化流動(dòng)[2-10]中。另一方面，據(jù)我們所知，在固體或結(jié)構(gòu)力學(xué)中有一些應(yīng)用實(shí)例。因此，我們至少有一半的參考文獻(xiàn) 在流體動(dòng)力學(xué)論文引用（同作者），因?yàn)闃?gòu)形方法是先由同一作者發(fā)展，只有阿德里安Bejan在論文中提到流體動(dòng)力學(xué)。構(gòu)形理論基于所有自然的創(chuàng)作，整體最佳的理論相比，該控制的演變與自然系統(tǒng)適應(yīng)。構(gòu)形分配原則由不完善的地方以及盡可能把最小的規(guī)模擴(kuò)到最大組成?？偟暮暧^構(gòu)形理論工程結(jié)構(gòu)從基本結(jié)構(gòu)組裝開(kāi)始，通過(guò)與自然的規(guī)則相一致最佳分布不完善。我們的目標(biāo)是研究降低成本。 但是，從這里長(zhǎng)期偽構(gòu)形來(lái)看，機(jī)械結(jié)構(gòu)優(yōu)化的全局宏觀解決方案已經(jīng)成本降低，目標(biāo)非常接近構(gòu)形理論。那個(gè)構(gòu)形理論是預(yù)測(cè)的理論，只有一 單一的原則，從優(yōu)化所有上升。這篇文章的題目同樣適用于偽構(gòu)形的步驟。偽構(gòu)形理論單一的優(yōu)化原則是最小化總勢(shì)能。此外，在我們以下提出的例子中偽構(gòu)形原則和遺傳算法有相關(guān)性，其結(jié)果是我們的優(yōu)化將非常接近自然理論。 本文的目是展示偽構(gòu)形步驟用來(lái)適用力學(xué)結(jié)構(gòu)，特別是對(duì)形狀優(yōu)化機(jī)械結(jié)構(gòu)。其基本思想是非常簡(jiǎn)單：處于平衡狀態(tài)的機(jī)械結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)最小總勢(shì)能。以同樣的方式，最佳的機(jī)械結(jié)構(gòu)也必須符合最低限度總勢(shì)能。這目標(biāo)必須首先對(duì)其他的東西進(jìn)行干預(yù)。正是這種構(gòu)想，在這篇文章中發(fā)展。 兩個(gè)例子將會(huì)在后面提到。 最小化總勢(shì)能以?xún)?yōu)化一機(jī)械結(jié)構(gòu)不是全新的的想法。已經(jīng)有很多文件解決了這一問(wèn)題，使這一方法系統(tǒng)化。最優(yōu)化的唯一目標(biāo)是使能量最小化。 高斯林[11]用一個(gè)簡(jiǎn)單的方法提出了硬件案件形式的有線網(wǎng)絡(luò)團(tuán)體和膜發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)。該方法是根據(jù)基本的能源概念。剪應(yīng)力變表達(dá)式是用來(lái)定義總勢(shì)能。最后的能源形式是盡量減少使用鮑威爾算法。在菅野和大崎[12]中，最低的互補(bǔ)能源原則是建立網(wǎng)絡(luò)作為變量應(yīng)力組件幾何非線性彈性。為了顯示總勢(shì)能和能量互補(bǔ)之間的強(qiáng)對(duì)偶問(wèn)題，這些問(wèn)題的凸配方被進(jìn)行調(diào)查，可嵌入到原始的二階規(guī)劃問(wèn)題中。 Taroco [13]進(jìn)行分析形成一個(gè)彈性固體的敏感性平衡問(wèn)題。第一階形中，域、邊界積分和總勢(shì)能的第二階形表達(dá)衍生物已經(jīng)建立。在華納[14]中，最優(yōu)設(shè)計(jì)問(wèn)題是根據(jù)其自身的重量解決了一個(gè)彈性懸掛桿。他已經(jīng)發(fā)現(xiàn)截面在一個(gè)均衡狀態(tài)中總勢(shì)能的面積最小化分布。在相類(lèi)似的設(shè)計(jì)問(wèn)題中，在相同的約束條件潛在最大的能量也已解決了。在文圖拉[15]中，邊界條件控制的問(wèn)題已經(jīng)用網(wǎng)格方法解決。在文圖拉[15]中，在總勢(shì)能功能的彈性固體問(wèn)題中介紹移動(dòng)最小化近似值了，廣義的拉格朗日術(shù)語(yǔ)被添加到滿足本質(zhì)邊界的條件中。 總的潛在能量最小化原理除了在一般有限元基礎(chǔ)上制定，還找到一個(gè)未知的最佳目標(biāo)結(jié)點(diǎn)因素[16]。 2所使用的方法 在本文的偽構(gòu)形理論中，最優(yōu)化的主要目標(biāo)是盡量減少總勢(shì)能。在優(yōu)化機(jī)械結(jié)構(gòu)里其他的物體通用被限制或優(yōu)化約束。例如，一個(gè)東西可能在重量上有限制，或不超過(guò)其應(yīng)力值。 在本文中這種想法是很簡(jiǎn)單的。機(jī)械結(jié)構(gòu)通過(guò)兩種參數(shù)類(lèi)型來(lái)描述：已知的離散變量（例如，用有限元方法的自由度的位移）以及幾何變量設(shè)計(jì)（例如參數(shù)，使人們有可能描述機(jī)械結(jié)構(gòu)形狀）。總潛力能在同一時(shí)間里通過(guò)一個(gè)確定隱含或明確的方式離散設(shè)計(jì)變量。因此，進(jìn)行雙重優(yōu)化機(jī)械結(jié)構(gòu)相比離散化設(shè)計(jì)變量，其目的是減少整體的總勢(shì)能。顯然，機(jī)械結(jié)構(gòu)的優(yōu)化問(wèn)題用下列方法處理： - 目標(biāo)：減少總勢(shì)能 - 變量的優(yōu)化：同時(shí)確定離散變量（在結(jié)構(gòu)力學(xué)的有限元法的傳統(tǒng)用例），描述設(shè)計(jì)變量的形狀結(jié)構(gòu) - 優(yōu)化限制： - 重量或體積 - 位移或限制 - 壓力 - 頻率 機(jī)械結(jié)構(gòu)的優(yōu)化問(wèn)題將用以下方法解決，如果需要的話需要在這些階段中重申（按照問(wèn)題的本質(zhì)）： 第1階段 最小化機(jī)械結(jié)構(gòu)總勢(shì)能和唯一的離散結(jié)構(gòu)變量相比較（度的有 限元）。它的作用在這里作為一個(gè)優(yōu)化不優(yōu)化的限制。在此階段唯一的限制是 純粹的機(jī)械原點(diǎn)，并涉及邊界條件，適用于結(jié)構(gòu)外部的作用。 在第一階段，設(shè)計(jì)變量保持不變，根據(jù)設(shè)計(jì)變量1獲得的隱含或明確表述的自由度（可以是變量，使人們有可能描述形狀，以外形的優(yōu)化為例子）。大家可以看到在下面部分的例子中，這些表現(xiàn)形式可以是有形或無(wú)形的，且這是適當(dāng)?shù)闹委熀蟮那闆r。在案件1中用有限元計(jì)算方法，這一階段1是在有限元計(jì)算的基礎(chǔ)上，以獲取機(jī)械結(jié)構(gòu)的自由度。事實(shí)上，有限元，位移與節(jié)點(diǎn)、機(jī)械結(jié)構(gòu)網(wǎng)格，獲得了最小化總勢(shì)能[16]。 第2階段中 機(jī)械結(jié)構(gòu)自由度的表達(dá)根據(jù)設(shè)計(jì)前先獲得的變量，然后注入機(jī)械結(jié)構(gòu)總勢(shì)能（你會(huì)看到下面的部分中第二個(gè)例子它是如何影響自由度在隱含的職能設(shè)計(jì)變量的情況下）。然后得到一個(gè)表達(dá)式總的潛在能量，它依賴(lài)于（以明示或默示的形式）設(shè)計(jì)變量。 第3階段 隨后進(jìn)行的第二次和新的最小化總勢(shì)能通過(guò)前面的形式取得，但這次比設(shè)計(jì)變量同時(shí)遵循技術(shù)限制或優(yōu)化約束的問(wèn)題。這種方法按問(wèn)題的本質(zhì)可以使用或多或少的設(shè)備。這點(diǎn)很明顯，例如，如果離散變量按照設(shè)計(jì)變量可以表示為一明確的方式，在2到3個(gè)階段是可以立即設(shè)置的，并無(wú)迭代。 如果離散變量不能按照設(shè)計(jì)變量明確的方式表達(dá)，或者如果結(jié)構(gòu)拓?fù)洳皇枪潭ǖ?，或者如果行為不是線性的，這將有必要通過(guò)分階段進(jìn)行1至3連續(xù)迭代。這將在下面部分的例子中提到，一會(huì)我們會(huì)看到戰(zhàn)略的場(chǎng)合，可以采用一種類(lèi)型為這些迭代?？偨Y(jié)，偽構(gòu)形的步驟，主要目的只是盡量減少潛在總能源，其他可能的目標(biāo)是限制或優(yōu)化約束。 在我們的例子中使用的最優(yōu)化方法是遺傳算法（遺傳算法），如[17]。，我們也可以找到很多書(shū)籍有典型類(lèi)似的教學(xué)價(jià)值，例如在[18]中。這種方法是非常先進(jìn)方便于我們的偽構(gòu)形方法。撰文已在天然氣方面廣泛地開(kāi)展了工作，關(guān)于這一主題出版的期刊被譽(yù)為期刊[19-31]。由于天然氣問(wèn)題在社會(huì)結(jié)構(gòu)力學(xué)上還比較新，在這里我們提供的一些細(xì)節(jié)正是使用這里的算法——多點(diǎn)交叉使用，而不是一單點(diǎn)交叉。在甄選計(jì)劃上，每年的使用完全是隨機(jī)生成。在我們的例子中，幾代人是等同的銜接使用。我們提供例子的結(jié)果是不斷地通過(guò)使用不同的遺傳算法。一個(gè)比較標(biāo)準(zhǔn)的遺傳算法已經(jīng)被證明是我們足夠的榜樣。 3范例 盡管潛在的能源可能是一個(gè)好的舉措對(duì)于一些優(yōu)化問(wèn)題，勢(shì)能不是賦予形成水滴的能量，也沒(méi)有定義錘子的最佳形狀，這就是為什么勢(shì)能不是唯一的、客觀的，但最優(yōu)化問(wèn)題是多目標(biāo)的和用公式明確表示的兩個(gè)例子的目標(biāo)函數(shù)。 3.1例1：對(duì)一滴水形狀優(yōu)化 第一個(gè)測(cè)試?yán)邮菍?duì)下降的水滴形狀優(yōu)化（圖1）。這個(gè)問(wèn)題是等同于抵抗坦克的膜理論計(jì)算。其目的是看看偽構(gòu)形理論給出了大自然的優(yōu)化設(shè)計(jì)。 3.1.1使用的方法 該一水滴幾何的定義是：產(chǎn)生的軸對(duì)稱(chēng)殼薄線。此行描述于連續(xù)直線或圓形段描述在特定意義和輸入數(shù)據(jù)定義點(diǎn)上的坐標(biāo)和半徑值。初始數(shù)據(jù)是一個(gè)由直線段連接結(jié)點(diǎn)的集合。 每一個(gè)結(jié)點(diǎn)是確定它兩個(gè)圓柱坐標(biāo)上（R，z），和真正的R代表的半徑圓相切的兩個(gè)交叉直線段的這一點(diǎn)。另一臺(tái)計(jì)算機(jī)的計(jì)算給出任何邊界的坐標(biāo)點(diǎn)，特別是切點(diǎn)必須界定圓弧長(zhǎng)度。 水式設(shè)計(jì)描述了三個(gè)弧圓如圖1所示。 通過(guò)有限元方法采用三節(jié)點(diǎn)拋物原理運(yùn)用基爾霍夫殼體理論分析。自動(dòng)網(wǎng)格生成器建立每個(gè)直線或圓形段的有限元網(wǎng)格 ，它們被視為宏觀有限元。 我們的目標(biāo)是獲得一個(gè)水滴形狀形成最低總勢(shì)能（這是主要目標(biāo)）和平等的抵抗坦克（這是唯一約束或限制的問(wèn)題）。 事實(shí)上，為了水滴的問(wèn)題，目標(biāo)是多對(duì)象的，兩個(gè)目標(biāo)（F1=最低總額的F1 勢(shì)能和f2 =等于電阻）的合并多目標(biāo)：F1=F1 + F2。 馬塞蘭指出，在總勢(shì)能的減少中約束或限制的問(wèn)題被考慮進(jìn)去，在[19]中。 3.1.2結(jié)果 在水滴外形設(shè)計(jì)中描述了三個(gè)弧圓（圖1），他們的中心和半徑是設(shè)計(jì)變量。因此，有9個(gè)設(shè)計(jì)變量，其中：r1，Z1，R1為 圓1;r2, Z2,R2為圓2; r3，Z3,R3為圓3 。在遺傳算法中，其中每個(gè)設(shè)計(jì)變量通過(guò)3個(gè)二進(jìn)制數(shù)字編碼. 所有這些二進(jìn)制數(shù)字編碼是端到端地形成27個(gè)二進(jìn)制數(shù)字的染色體長(zhǎng)度。 GA是運(yùn)行了30個(gè)，一個(gè)數(shù)字對(duì)50代，一個(gè)穿越的概率為0.8，而突變概率為0.1。 對(duì)應(yīng)的染色體最優(yōu)解是 100 100 011 011 010 011 100 011 101 這給出了圖1的解決方案。其中： - r1 = 18，z1 = 17，R1 =- 0.065 - R2= 13.75，z2= 12.2，R2 =- 7.7 - r3 = 4.1，Z3= 21.4，R3 =- 21 這是關(guān)于一水滴的外形非常接近自然的最佳解決方案。通過(guò)三個(gè)圓的弧模式的水滴模型并非十全十美。但是，構(gòu)形理論用于優(yōu)化不完善的地方，并發(fā)現(xiàn)最接近自然的解決辦法。因此，構(gòu)形原則包括盡可能的分配不完善的地方。 3.2例2：軸對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)的形狀優(yōu)化 在這一部分，呈現(xiàn)了液壓錘后軸承傳統(tǒng)的最優(yōu)化影響。相對(duì)于較少的周期操作軸承問(wèn)題（圖2）漸漸體現(xiàn)出來(lái)。 對(duì)于軸對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)，分析是通過(guò)有限元方法進(jìn)行的，遺傳算法優(yōu)化的過(guò)程中的特殊字符一直用來(lái)緩解計(jì)算和節(jié)省計(jì)算機(jī)的時(shí)間。首先，由于只是一個(gè)結(jié)構(gòu)幾個(gè)部分必須經(jīng)常修改，子結(jié)構(gòu)的概念是用來(lái)單獨(dú)“固定”和“移動(dòng)”的部分。固定部分計(jì)算兩次：第一次是開(kāi)始，第二次是結(jié)尾的優(yōu)化過(guò)程。只有這些縮減剛度矩陣的子結(jié)構(gòu)被添加到移動(dòng)部分的矩陣。 與此相關(guān)的部分，自動(dòng)發(fā)電機(jī)創(chuàng)建作為每個(gè)子結(jié)構(gòu)的網(wǎng)格宏觀有限元。這些宏量元素不是 三角（六節(jié)點(diǎn)）或四邊形（8個(gè)節(jié)點(diǎn)）。根據(jù)那些著名的技術(shù)，同樣的細(xì)分用于父的空間，以獲取網(wǎng)本身，這顯然是出于作出相同類(lèi)型的元素。在這個(gè)網(wǎng)優(yōu)化控制過(guò)程，一個(gè)的離散如有必要可以重新選擇。 總之，優(yōu)化問(wèn)題如下： 總的目標(biāo)函數(shù) 最小化潛在能源。需要注意的另一重要 目標(biāo)（馮米塞斯沿等高線的移動(dòng)相當(dāng)于最小應(yīng)力的最大值）是這里作為問(wèn)題的約束。這第二個(gè)目標(biāo)是要實(shí)現(xiàn)液壓錘的后軸承最小化。 設(shè)計(jì)變量 設(shè)計(jì)變量是半徑為r，寬X附近的半徑（圖2）。 制約因素 制約因素是建立在這樣的在幾何方式上，只允許有微小的變化是。它們考慮到技術(shù)的限制。他們包括編碼設(shè)計(jì)變量。另外，重要的制約因素是，米塞斯沿等高線的移動(dòng)的最大值不能超過(guò)一定的值。約束被考慮到總勢(shì)能的降落中，在[19]說(shuō)明。 所有這些二進(jìn)制數(shù)字終端到終端地形成八個(gè)二進(jìn)制數(shù)字的染色體長(zhǎng)度。 GA運(yùn)行的12個(gè)，數(shù)的30代，交叉概率 為0.5，以及變異概率為0.06。 最優(yōu)解對(duì)應(yīng)的染色體 1101 1000 圖2給出了解決方案。其中： ?= 1.95，X = 6.0 在這種產(chǎn)品的形狀自動(dòng)優(yōu)化中，只需簡(jiǎn)單地把形狀修改小，這比計(jì)算更難預(yù)測(cè)（半徑增加外，減少寬度），大大提高了機(jī)械軸承的耐久性：過(guò)壓力正在減少50％。 4討論 本文件中的兩個(gè)例子可以證明偽構(gòu)形理論。第一個(gè)是對(duì)軸對(duì)稱(chēng)膜下降形外殼形狀優(yōu)化（水滴）。這種結(jié)構(gòu)是用純的張力。果不其然，盡量減少這種結(jié)構(gòu)的總勢(shì)能，所有可能的變量導(dǎo)致的形狀是完全和調(diào)和十分相似的。但是，第二個(gè)例子事實(shí)證明，制定最低的能源不僅可以 工作在最簡(jiǎn)單的情況下，純粹的張力結(jié)構(gòu)還能彎曲，剪切或更為復(fù)雜的結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)應(yīng)力。這個(gè)條件是為了增加這一問(wèn)題次要目標(biāo)（通常用于形狀優(yōu)化）的限制或優(yōu)化約束。 然而，在偽形構(gòu)形理論聲明中，最大限度地減少所有可能的變量的機(jī)械結(jié)構(gòu)中的總勢(shì)能， 這不完全能達(dá)到的。自然和機(jī)械也不是都如此簡(jiǎn)單，多年研究的大自然設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)表明，即使在最簡(jiǎn)單的實(shí)例中，多重標(biāo)準(zhǔn)，以復(fù)雜的方式工作。因此，有必要添加其他標(biāo)準(zhǔn)或優(yōu)化問(wèn)題的制約是顯而易見(jiàn)的。最小化總勢(shì)能只是一個(gè)總的原則在優(yōu)化的過(guò)程啟動(dòng)。 5結(jié)論 一個(gè)有趣的方法引入了形狀優(yōu)化的機(jī)械結(jié)構(gòu)。在這個(gè)文件闡述的偽構(gòu)行理論中，優(yōu)化的主要目標(biāo)是最小化總勢(shì)能。其他的目標(biāo)通常使用的形狀 優(yōu)化這里使用了限制或優(yōu)化限制。它給我們的例子很好的效果。 參考文獻(xiàn) 1、從工程到自然形狀和結(jié)構(gòu) 劍橋大學(xué)出版社,劍橋大學(xué),Bejan A主編 　　 2、偽構(gòu)形理論的網(wǎng)絡(luò)的路徑冷卻機(jī) [J].熱能質(zhì)量40:799-816[J]. Bejan A主編 3、自然如何形成 52英格119(10):90-92 Bejan A主編 4、樹(shù)狀構(gòu)形網(wǎng)絡(luò)空間分布的電力 能源轉(zhuǎn)化管理 44:867-891 Arion V,Cojocari,Bejan一個(gè)(2003)Constructa Bejan A主編 5、對(duì)流體幾何內(nèi)部的優(yōu)化 熱能轉(zhuǎn)化120:357-364[J]. Nelson RA, Bejan A主編 　　 6、碟狀區(qū)域構(gòu)形設(shè)計(jì)的冷卻傳導(dǎo) [J].熱能質(zhì)量45:1643-1652 Rocha LAO, Lorente S, Bejan A主編 　　 7、天然裂縫模式的構(gòu)形理論形成快速冷卻 [J].熱能質(zhì)量 反式41:1945-1954 Bejan A, Ikegami Y, Ledezma GA主編 　　 創(chuàng)建減速器高速軸零件模型 1.繪制軸的主體 (1）單擊標(biāo)準(zhǔn)工具欄上的新建按鈕 ，新建文件對(duì)話框出現(xiàn)。選擇零件選框，單擊“確定”后, SolidWorks零件體文件的界面出現(xiàn)。 (2）創(chuàng)建軸的主體 1）在特征管理區(qū)設(shè)計(jì)樹(shù)中選擇“前視”基準(zhǔn)面，單擊“草圖繪制” 按鈕 ，創(chuàng)建“草圖1”。 2）單擊“中心線”按鈕 ，繪制一條通過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)的水平中心線。 3）單擊“直線”按鈕，繪制軸的旋轉(zhuǎn)輪廓，并利用“智能尺寸”按鈕 標(biāo)注其尺寸。如圖12.15所示。 4）單擊按鈕 退出“草圖1”。 5）選中“草圖1”后，單擊特征工具欄的“旋轉(zhuǎn)凸臺(tái)/基體”按鈕 ，以草圖的水平中心線為“旋轉(zhuǎn)軸”；設(shè)置旋轉(zhuǎn)角度為3600。 6）單擊“確定”按鈕 ，完成旋轉(zhuǎn)特征的創(chuàng)建。如圖12.16所示。 圖12.15軸的旋轉(zhuǎn)輪廓圖 12.16旋轉(zhuǎn)特征的創(chuàng)建 2．添加鍵槽、圓角等 （1）添加帶輪鍵槽 1）選擇命令“插入”→“參考幾何體” →“基準(zhǔn)面”，彈出“基準(zhǔn)面”的屬性管理區(qū)，選擇 “上視基準(zhǔn)面”為參考基準(zhǔn)面，距離 為70mm，單擊“確定”按鈕 ，創(chuàng)建“基準(zhǔn)面1”作為添加鍵槽的參考幾何面。 2）選擇“基準(zhǔn)面1”，單擊“草圖繪制”按鈕 ，創(chuàng)建“草圖8”。繪制軸端鍵槽縱截面如圖12.17所示，單擊按鈕 退出草圖8。 3）選中“草圖8”后，單擊“切除—拉伸”按鈕 ，彈出“切除—拉伸”的屬性管理區(qū)，選擇給定深度為55mm（鍵槽深為5mm）。單擊“確定”按鈕 ， 便創(chuàng)建了“切除—拉伸1”即軸端鍵槽。 （2）添加齒輪鍵槽 在“基準(zhǔn)面“上再建“草圖3”。 如圖12.18。按上述同樣步驟，選擇給定深度為47mm（鍵槽深為7mm）。單擊“確定”按鈕 ，創(chuàng)建“切除—拉伸2”即齒輪的鍵槽。 圖12.17 軸端鍵槽縱截面 圖12.18 草圖3 （3）分別單擊圓角按鈕 、倒角按鈕 ，為軸添加圓角、倒角。 （4）鉆螺紋孔 1）選中需鉆螺紋孔的端面，并大致找定一個(gè)位置，單擊特征工具欄的“異型孔向?qū)А卑粹o，在彈出的屬性管理區(qū)中，選“類(lèi)型”選項(xiàng)卡 ，孔規(guī)格選“螺紋孔”，標(biāo)準(zhǔn)選“ISO”，類(lèi)型選“底部螺紋孔”，“大小”取M6，孔的給定深度為15mm，螺紋線的給定深度為12mm。 2）單擊“確定”按鈕，創(chuàng)建一個(gè)螺紋孔。在特征管理區(qū)多出一個(gè)“M6螺紋孔1”及“草圖4”、“草圖5”。 3）在特征管理區(qū)，右擊“草圖4”，選“編輯草圖”。在草圖4，對(duì)螺孔中心點(diǎn)標(biāo)尺寸，使其位于水平中心線上并距豎直中心線（鍵槽截面的對(duì)稱(chēng)中心線）10mm.。 4）單擊草圖工具欄上的“鏡像實(shí)體”按鈕，在彈出的屬性管理區(qū)中，要鏡像的實(shí)體選螺孔中心點(diǎn)，鏡像點(diǎn)（線）選豎直中心線。單擊“確定”按鈕，便鏡像出一個(gè)新的螺孔中心點(diǎn)。 5）單擊按鈕退出草圖4，則兩個(gè)M6螺紋孔添加完畢。如圖12.19所示。