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旋耕機刀軸的優(yōu)化設(shè)計
摘要：旋轉(zhuǎn)刀軸傳統(tǒng)的設(shè)計缺陷 ,引進現(xiàn)代機械優(yōu)化設(shè)計方法。機床旋轉(zhuǎn)軸建立的數(shù)學(xué)模型進行優(yōu)化設(shè)計 ,并給出了示例。
關(guān)鍵詞：旋轉(zhuǎn)刀軸 ;數(shù)學(xué)模型 ;優(yōu)化設(shè)計
1.前言
扶輪是我們的刻板印象的生產(chǎn)，抬刀在操作過程中的主要的農(nóng)業(yè)機械的一個主要組成部分的軸，其中承擔(dān)反土壤和發(fā)動機產(chǎn)生的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩的作用，彎曲，扭轉(zhuǎn)，剪切變形復(fù)雜的組合，并伴隨產(chǎn)生強烈的振動，沖擊。傳統(tǒng)的設(shè)計方法被經(jīng)常使用的條件下，不按照破壞的準(zhǔn)則，根據(jù)負(fù)載軸的作用在刀用于估計的靜強度，然后增加安全系數(shù)的方法來滿足強度要求。的實際使用中發(fā)現(xiàn)，使用傳統(tǒng)的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)進行設(shè)計的刀軸的強度是過于保守的，這是經(jīng)濟的結(jié)構(gòu)和所用材料的優(yōu)化不盡合理，在的情況下的材料和其他條件保持不變，不論它的結(jié)構(gòu)可以減少的大小？制造商（如常州拖拉機廠）我希望，在理論上就可以解決這個問題。出于這個原因，本文機床旋轉(zhuǎn)軸的優(yōu)化設(shè)計方法的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計。提高刀設(shè)計的合理性軸的理論基礎(chǔ)改進設(shè)計.
2.旋轉(zhuǎn)刀軸應(yīng)力分析
軸刀上班，每天死掰，彎曲，扭轉(zhuǎn)復(fù)合材料的彎曲負(fù)荷，刀具軸，以簡化的一門學(xué)科的集中載荷簡支梁的力學(xué)模型（圖1），集中載荷的位置及布置，以確定葉片的角度，刀設(shè)置任意軸表面上的彎矩方程：
圖1刀軸的力學(xué)模型
根據(jù)結(jié)合刀片彎矩這個方程可以發(fā)射與刀軸部）（= L /2）橫截面的風(fēng)險。由第四強度理論可以是旋耕機刀軸的工作壓力最大的：
W為刀軸截面抗彎模量（），其中M，錳是危險的刀軸截面矩處扭矩。
3.Rotary刀軸優(yōu)化設(shè)計的數(shù)學(xué)模型
3.1設(shè)計變量
通常是中空的旋轉(zhuǎn)刀軸的軸線，當(dāng)一定的長度，設(shè)計是定義一個刀片軸的軸線的橫截面的大小。
(3)
其中：D，d刀軸直徑
3.2目標(biāo)函數(shù)
在本文中，作為追求的目標(biāo)重量最輕的優(yōu)化設(shè)計。重量最輕的實際上是最小的橫截面面積A.于是，因此，目標(biāo)函數(shù)為：
（4）
3.3約束
3.3.1強度條件
= （5）
其中：刀軸的許用應(yīng)力
3.3.2臨界轉(zhuǎn)速條件
即， （6）
刀軸的最大速度;臨界轉(zhuǎn)速的安全系數(shù)，=1.2?2.0
3.3.3扭轉(zhuǎn)的不穩(wěn)定條件
根據(jù)彈性理論的約束同極的長度的薄壁圓，半徑越大，較小的壁厚，扭轉(zhuǎn)的穩(wěn)定性越差。出于這個原因，扭轉(zhuǎn)的不穩(wěn)定行[3]如下：
（7）
地點：工作;一個刀軸材料的彈性模量E為最大扭矩。
3.3.4制造工藝條件
（8）
本文刀軸旋耕機的數(shù)學(xué)模型優(yōu)化設(shè)計是建立兩個設(shè)計變量的四個不等式約束非線性規(guī)劃問題的約束條件，可用于復(fù)合材料的方法[2]進行優(yōu)化設(shè)計。
4.例子
常州東風(fēng)拖拉機廠生產(chǎn)-12型旋耕機，已知參數(shù)[4]刀軸的長度L=668.5毫米傳遞扭矩MN =280Nm的風(fēng)險截面彎矩M =354Nm;刀軸的許用應(yīng)力;刀軸的最大速度，以臨界速度的安全系數(shù)，試驗段尺寸的刀軸的設(shè)計。
東風(fēng)-12軸型旋轉(zhuǎn)機床設(shè)計參數(shù)截面尺寸表
設(shè)計直徑
直徑
直徑
壁厚
截面積
傳統(tǒng)
50
40
5
706.858
最優(yōu)
48
41
3.5
489.303
這表明，旋轉(zhuǎn)軸機床的設(shè)計和優(yōu)化的設(shè)計相比，傳統(tǒng)的橫截面面積減少了30.78％，軸刀和材料的經(jīng)濟的結(jié)構(gòu)，以優(yōu)化使用是一個非常重要的實際意義。
5.結(jié)論
1）旋轉(zhuǎn)的刀軸進行優(yōu)化設(shè)計，克服傳統(tǒng)的設(shè)計方法中的盲目性，提高設(shè)計的合理性。
2）在本文中，計算的結(jié)果為旋轉(zhuǎn)軸的機床的設(shè)計示例的改進。
3）旋轉(zhuǎn)刀軸優(yōu)化設(shè)計的建模過程中是普遍的，類似其他同樣適用于機械軸。
參考文獻(xiàn)
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