双四连杆 外文翻译

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1、Mecca nicaDOI 10.1007 / S11012 - 013 - 9699 - 6最优合成四杆机构自由缺陷与联合间隙使用PSO算法Arash Sardashti H.M. Daniali S.M. Varedi收到:2012年1月24日/接受:2013年1月15日施普林格科学+商业媒体多德雷赫特2013文摘本文介绍了平面设计以自由的四连杆连接顺序、分支和电路的缺陷为目的的 路径生成，包含有一个，两个，三个或者所有间隙的连接。连接间隙是视为一个无 质量的虚拟链路，其方向是已知的指导方向。用一个粒子群优化算法的基础来解 决这个高度非线性优化问题的一些约束,即格拉晓夫的无粒子群缺陷条件。

2、其中 的一个例子是解决在不同情况下包含该优化的问题,即平面四杆机构有间隙在一, 二,三,所有的连杆和无间隙。所有的设计，生成的路径，错误和方向的虚拟链接绘 制并进行对比。最后，比较优化设计与现实。关键字 顺序缺陷分支缺陷电路缺陷连接间隙优四连杆机构合成PSO术语ai长度链接Ki位置的重力中心i方向连接ri VJCL连接的i方向长度a i VJCL连接的i方向指导0 结构角联合的耦合连接Px X坐标的点Py y坐标的点0 i替角链接xGi质量中心的x坐标的i方向连接yGi质量中心的y坐标的i方向连接mi i方向连接的质量IG3中心惯性矩的耦合IB0从动轴周围穿过B0的惯性矩Fxij x坐标从i方

3、向连接到j方向连接的连接间隙力Fyij y坐标从i方向连接到j方向连接的连接间隙力Tin输入转矩a . Sardashti 莫莱森Daniali（） s m Varedi机械工程系，精工科技大学,精工，邮政信箱47148 - 71167年,伊朗电子邮件:mohammadinit.ac.ir1介绍在理想情况下运动合成的联系，几何完美通常是认为和他们是没有间隙连接 的。但在实践中，连接间隙是必要的，因为它提供了一个链接的链接余量使彼此相 对运动。在存在的连接间隙中，接触间隙产生脉冲效应和恶化性能有联系。在过 去,许多研究人员研究连接间隙的效果1-7。一些人认为只有在一个间隙连接（8-17）, 而其

4、他人认为影响更多的是连接间隙的联系18-20）。另一方面，大多数的报道与分 析的工作联系与连接间隙1-21 和报道的合成工作联系是有限的（22、23）。Ting et al18提供了一个方法来确定由于连接间隙产生的最大错误。他们模仿 了一个小的虚拟联合间隙作为连接的连杆。蔡和赖19 分析了传输性能的联系与连 接间隙。卡布瑞拉et al21 通过使用遗传算法（GA）合成没有任何连接间隙的平面 机制。Pramanik和Naskar设计了一个以有两个转动连接间隙连接驱动和驱动连接 与耦合为目的的路径生成的四连杆机构。现在的工作目的是设计一个自由秩序 的分支和电路的缺陷，以有间隙在一,二,三,及所有的

5、连杆为目的的路径生成平 面四连杆机构，。尽管用连接间隙合成连杆机构并不新鲜，但设计这些没有缺陷的 连杆机构从来没有在文献中报告过。如果间断的旋转输入(驱动)连接，要么CCW (+ )要么CW ()，但是这个机械装置产生序列的缺陷耦合点不是想要的(24、25)。此 外，如果标志的传动角在目标点变化，分支缺陷将会发生变化26,即解决方案相关 的不同的目标点是来自不同装配方式,因此并不可行。此外，如果机械装置的耦合 点通过所有目标点没有重新组装它的任何连杆，它的运动将会在一个电路中27。 如果是这样的话,每个不同的连续范围的机构运动被称为“电路”当一个可能的 解决方案连接不改变装配时不能移动目标点，

6、将出现电路缺陷。路径生成合成没有上述缺陷并且存在间隙是高度非线性和应该数值求解。最 近，进化算法解决非线性问题在各个领域越来越流行28-33.粒子群优化(PSO)、 微分进化、遗传算法和蚁群算法技术用于生成的路径问题是最受欢迎的进化算法21，34 -42。主要的优势在其他现代的PSO进化算法是其建模的灵活性，快速收敛和更少的 计算时间。该算法是只需要几个参数进行调优并且能容纳很容易通过的约束使用 惩罚的方法,这使得它从实现的角度来看非常有吸引力。此外，该算法可以生成一 个高效高质量的解决方案与稳定收敛特征28,43。这里，我们提出一个基于PSO算 法来解决这个高度非线性优化问题与一些约束,即,

7、格拉晓夫的无上述缺陷条件。 我们假设一个连续接触模型的连接，而联合力的方向共同作用在正常的销和孔 19。连接间隙建模能通过一些虚拟的连接方向是由牛顿第二定律决定的。在理想的情况下比较是完成上述设计之间的联系，即没有连接间隙。本文组成如下，第二节描述了等效模型的虚拟连接间隙。在第三节中分析四连 杆机构的存在提出了联合间隙。第四节致力于合成四连杆轨迹生成。在第五节中 概述了 PS O的算法。在第六节中提出了一个案例研究，最后在第七节中总结。2等效模型的虚拟连接间隙连接在这项研究中，平面四杆机构被认为是一个连接间隙。一个平面转动连接包括 半径为i的第i个连接的销连接和下一个孔将附加到半径为i+ 1的

8、第（i+ 1）个连接, 见图1。在这种情况下，连接位置的两个耦合链接是根据合力和仅限于内部圆孔连 接的。它是便捷分两个耦合的链接假设中心，是连接虚拟连接间隙连接（VJCL）r 的方向合成力図。另一方面，每个连接间隙给额外自由度的连锁控制方向的合力。 此外,r等于8, 18ri+13分析在这一节中，我们包括运动到静态分析的平面四杆机构。假定输入链接常数和旋转角速度（2）。然后，隔离体图的链接存在的惯性力量和时间如图2。一个输入链接可以编写为以下方程一耳 12 + Er32(2)冷12 Py32 =用 06 +(3)Sin(02)- 7322 COS (ft) + T旨-胡嚣心幻8囂(逊)=0.(

9、4)同样，一个耦合和输出链接可以写为以下方程=用 口左 6F沁-Fv43 =讯3 j；G + 用3呂(0Fx25AG sin(3 + y)Fv23G3 COS(03 + y)FXBG sin(03 X) 43BG3 cos(03 Z)= Ig.Er34 +心14 =用4运4F】饲-Fy4 = 4JG4 + fUg-(9)Fv344 sin(04)+ F-34fJ4COS(04)*gg(l 4)4 COS(64) =(10)where F：$ + )工=F(f+i)i、(r-i-i)y = F(i+i)b.详情见附录Equations (5)-( 10) can be solved for 64

10、头 心刎 as(11)(Y和入的描述如图2。方程式 一能解决Fx23, Fy23在返回的值替换Fx34和Fy34。同样，把Fx23, Fy23值导入方程式一导出Fxl2,Fyl2。最后,把Fx34和Fy34的值导入方程式一从而导出Fxl4, Fyl4。可以得出值得注意的是,VJCL方向与前面的力的方向相同。因此,VJCL方向在连接A上(B)同样,VJCLs在人泸和3（方向上分别给出了(1.4)(15)(16)閤e平面四连杆机构的矢量分解燮3.1四连杆机构与四连杆间隙在本节，我们在现实中分析平面四杆机构，即有四个连接间隙,如图3,其运动 学模型如图4。同=f,绰吊久協民氐埒0P證4有四.于连接间

11、隙的四杆机构的运动学模型为了来自于点A。的参考不失通用性。因此，质量中心的连接将分别给出)+g(COS(02)sin(02)（囂)=(;cos(ai) sin(ofi)cos(ft)+砒1 sin(02)COS(2)sin(ff2)cos (03 + y)sin(03 + x)(18)t助）丿(鹅)(幣)(19)此外，由P点的耦合坐标P=f(0 , a ,r、r , a a ,r,a ,r )给出2 1 1 2 2 3 3 4 4py / n/ sin() J sin(e2) /cos(a2)jvp/ cos(03 + /?)sin(a2) ) l 血+ 0)(20)循环闭合方程可以写成心；j

12、 +苗+ A川+=Ao Bo + 地目）+ 隔孑 + BB.（21）这个方程可以作为特定组件写出来(口4 COS(04) ax sin(fti)Kri cos(tfi) r sin(ff)f a-2 cos(02)I a2 sin(2)(r3cos(t2)I r2 sin(tf2)cos(e3)旳 sin(03)/ a cosfi)fll sinful)Hr4COS(t4)r4sin(Q4)(22)(r3cos(ff3)I ry sin(af3)符合上面的关系和用包含e的方程解决它，导出3氐cos-1 （A2 A）2 一（A 土 （Ai）3 + （缶）2（角$严尸）/（缶角尸+ （Ai 士 （

13、尸+（如产一尸严） ）Al、A2和A3查附录B。把方程式（23）用0带入方程式（22）中简化，得到3兔=COS-1 （佃 COS（1） + 32 COS（02）+/*2 COS（2）+ 73COS（3） r3COS（3）COS（0i）r4C0S（ff4）/4）-（24）角速率的耦合和后续可以写成z 州丄右.3* j.优=曲2石-+幻 一，= 3,4.（25昶2= dcfj丿=1J此外,线性速度的质量中心的输入、耦合和从动件可以写为/ = 2,3,4.(26)最后，方程式（25）和（26）的时间衍生品，角加速度的耦合和后续者及线性加速 度的质量中心见附录C。3.2没有连接间隙的四杆机构通过替换

14、r = 0,r = 0,r = 0 ,r = 0, a = 0, a = 0, a = 0和a = 0到 12341234方程式(17)(26),下降为没有连接间隙的四杆机构。3.3四连杆机构与A的间隙联合通过替换r = 0,r = 0， r = 0 , a = 0, a = 0和a = 0到方程式(17)134134(26),减少到四杆机构的关系与A的间隙联合。3.4四连杆机构和A和B的连接间隙通过替换r = 0,r = 0, a = 0, a = 0到方程式(17)(26)，减少到四杆1414机构的关系与A和B的连接间隙。3.5四连杆机构与A、B和B0的连接间隙通过替换r = 0和a =

15、0到方程式(17) (26),减少到四杆机构的关系与A、 1 1B和B0的连接间隙。4设计四连杆轨迹生成的联系问题这里，我们设计的平面四杆机构轨迹生成有五种不同的情况，即没有联合间隙,在连杆A或B的连接间隙,在连杆A、B和B的连接间隙，最后是包含全部连杆的 0连接间隙。4.1设计参数有几个设计参数对轨迹生成没有规定的时间，即；a, a, a, a,1234T这里N是用目标点AP, x, y, 0 , 0 ,，在一个向量总结了所有形式0 0 1.=M 吧砒d4,jWjC0, yo, 0 0,022的数量来进行优化。4.2设计目标制定综合误差函数主要的问题在链接的优化。目的函数有两个部分，即位置误

16、差和约束强加在这里一些惩罚函数。通常，在路径生成合成，前者是定义为均方 距离生成和所需的路径，而后者被定义为一些不等式约束。在这里,我们有四个类 型的约束，即,格拉晓夫条件、顺序、分支缺陷和电路缺陷。根据格拉晓夫条件的情况25,/ = max口 . 72,硯,04 .(27)j = min a 11 1 3 1(28)或(X) = (J -I-1) (p + g),屁(X) = &-吆(29)(a) ： g(X) = (|(X) 0&gj(X) = 0).约束的顺序、分支和电路的缺陷是给定的,分别是(b) ： 2(x) = 4-+ lG_Kos(03 + y).B2 = AGg C0S(3 +

17、 F)+ BG3 C0S(3 A).83 = %色+耐4巩1 一 如函 COS(&!_)-= 口4 COS(04). AG sin(03 + y) + BG sin(03 入).(A.l)(A.2)(A3)(A.4)(A.5)(A.6)(A.7)(A.8)(A.9)(A. 10)(A.ll)图12粒子群优化算法的收敛性:设计1(- *)、设计2(-),设计3(-)，设计4(-),设计5(。)= 口 4 sin(04).2QQ图13存在连杆间隙的目标点和耦合曲线:期望的目标点(o);生成的点，设计1(- *),生成的 点，设计2(-),生成的点，设计3(-)，生成的点，设计4(-),生成的点，设

18、计5(。)243101214153)目标点的数量误差I见图14存在错误连接间隙的耦合器曲线:设计1(- *)，设计2(-)，设计3(-)，设计4(-)， 设计5(。)36C30C日 IQ 12 H IE 阳 20 目标点的数星图15秩序约束的满足条件:设计1(- *)、设计2(-),设计3(-),设计4(-),设计5(。)附录BA = 2ar sin() +2曲1(旳)+sin(2)ry sin(a3) 口1 sin(i)山 sin(ff4)- (B.l) A2 = 2t?3(F COS(Ofi ) + i?2 COS(2)+ rj COS(tt2)n cos(a3) at cqs(Oi) r

19、4COS(Gf4.)J. (B.2)2 3I2的.42.2+ 2门砒 cos(92 o() + 2ri?*2 cos(2 _ )2rirjcos(ot3 ot) 2ia cos(0 ai)2门/4 C0S(a4 Of) + 2f2fl2 COS(2 2)2灯何 C0S(2 2aa2 C0S(2 )2尸4砒 C0S(2 Q(4) 2尸2尸4 C0S(4 _ 2)+ 2ra cos(0| 碍 + 2尸旳 cos(4 3)-I-2/*4si cos(i ofd).i B.3)(度)图16分支约束的满足条件:设计1(- *),设计2(-),设计3(-),设计4(-),设计5(。)目标点的数量图17电路约束的满足条件:设计1(- *)、设计2(-),设计3(-),设计4(-),设计5(。)附录C疇+2建巧競jr = lB 30i 乙討伙+aJ + / jr BgJ=1=L Jda j dctj(C.l)j= k=i = 3.4, It 羊 j.4+巧j=i(I)&7=1(C.2)44+工工伽J=lJc=l/ = 2,3,4, kj.