柔顺平行四杆机构多目标稳健优化设计-
第5期2016年5月组合机床与自动化加工技术
Modular Machine Tool &Automatic Manufacturing Technique
No.5May 2016
文章编号:1001-2265(2016)05-0062-05一一一一DOI:10.13462/https://www.sodocs.net/doc/fb9417190.html,ki.mmtamt.2016.05.017
收稿日期:2015-08-27;修回日期:2015-09-17
一?基金项目:国家自然科学基金资助项目(51365015);江西省科技厅科技项目(20142BBE50058)
作者简介:伍建军(1974 ),男,四川营山人,江西理工大学副教授,博士,研究方向为工业工程二质量与可靠性研究,(E -mail)2323792146@qq.
com;通讯作者:吴佳伟(1991 ),男,江西余干人,江西理工大学硕士研究生,研究方向为工业工程二质量与可靠性研究,(E -mail)2323792146@https://www.sodocs.net/doc/fb9417190.html,三
柔顺平行四杆机构多目标稳健优化设计?
伍建军,吴佳伟
(江西理工大学机电工程学院,江西赣州一341000)
摘要:为了提高柔顺平行四杆机构的稳健性,柔顺平行四杆机构应具备良好的结构尺寸三建立柔顺平行四杆机构有限元模型,对柔顺平行四杆机构的柔度和模态进行分析,以柔顺平行四杆机构的柔度和一阶固有频率为响应目标,柔性梁和刚性梁的长度二宽度二高度为设计变量,利用田口方法和灰色关联法进行多目标稳健优化设计,确定最佳组合参数三优化后的柔顺平行四杆机构具有更高的可靠性,并有效减小其波动性三分析结果表明,田口方法结合灰色关联法能有效应用于柔顺机构多响应目标稳健优化设计三
关键词:柔顺平行四杆机构;柔度;田口方法;灰色关联法中图分类号:TH165;TG659一一一文献标识码:A
Multi-objective Robust Optimization Design of Compliant Parallel Four-mechanism
WU Jian-jun,WU Jia-wei
(School of Mechanical &Electrical Engineering,Jiangxi University of Science and Technology,Ganzhou Jian-gxi 341000,China)
Abstract :To improve the robustness of compliant parallel four-mechanism ,it must have good structural di-mensions.The finite element model of compliant parallel four-mechanism was established ,and its flexibility analysis and modal analysis were conducted.The multi-objective robust optimization design based Taguchi method and grey relational analysis for the compliant parallel four-mechanism ,which was carried out taking the flexibility and first order natural frequency of compliant parallel four-mechanism as response goals ,tak-ing the length ,the width and the height of the flexible beam and stiffening bar of compliant parallel four-mechanism as the design variables.And the optimal parameter combination was successfully designed.The optimized compliant parallel four-mechanism has higher reliability and the reduction in fluctuation.The anal-ysis results showed that the multi-objective robust optimization design could be effectively applied to compli-ant mechanisms with Taguchi method and grey relational analysis.
Key words :compliant parallel four-mechanism ;flexibility ;taguchi method ;grey correlation method
0一引言
柔顺机构是依靠自身的柔性变形实现运动和力的传递的新型机构三与传统刚性机构相比,柔顺机构具有轻量化二减小连接间隙二降低摩擦磨损二提高机构精度二增加可靠性等优点[1]三柔顺机构已成为机构学研究中的热门领域,国内外学者对柔顺机构的研究已经取得一定的成果三文献[2]结合伪刚体法与拉格朗日方程建立柔顺机构动态模型,对柔顺机构的运动精度进行研究三文献[3]对柔顺机构的形变情况进行分析,文献[4]通过构建面光滑的高精度有限元模型,求得梯度解和位移解,从而对柔顺机构进行拓扑优化三文献[5]运用弯曲形变理论分析柔性铰链屈曲特性,
并通过实验验证了方法的有效性三文献[6]通过有限元分析柔顺机构相关特性,结论具有一定参考价值三文献[7]研究柔顺机构轮廓提取算法三这些研究主要集中在柔顺机构的结构二运动分析二拓扑优化设计二柔度和屈曲等方面,而在柔顺机构稳健性方面研究较少三柔顺机构的稳健性影响其可靠性与工作效率,提高柔顺机构稳健性至关重要三田口方法作为稳健设计的方法,已经在汽车工程二机械及电子工程领域得到广泛应用[8-10]三
田口方法用于解决单响应目标稳健优化的问题,然而随着柔顺机构的结构越来越复杂化,柔顺机构响应目标不止一个,为解决柔顺机构多响应目标稳健优化的问题,本文提出田口方法结合灰色关联法对柔顺