[发明专利]一种八连杆机械压力机杆系建模方法

摘要

本发明公开了一种八连杆机械压力机杆系建模方法，其特征是：将八连杆杆系各待求杆系参数设定为变量，建立两个与变量相关的目标函数；提出各变量需满足的约束条件，建立变量分别在满足约束条件以及不满足约束条件两种情况下的适应度函数；然后采用NSGA‑II算法求解获得变量的值，求解过程中给定各变量的取值范围，将求解获得变量的满意解赋值给杆系参数，完成杆系建模。本发明能够针对已知的八连杆压力机设计要求行程确定杆系参数，为开发不同行程的压力机提供便利。

主权项

1.一种八连杆机械压力机杆系建模方法，在所述八连杆机械压力机杆系中，第一杆(1)的第一端铰接在第一支点O上；第一杆(1)的第二端与第二杆(2)的第二端、第六杆(6)的第二端，以及第七杆(7)的第二端共同铰接形成结点A；第六杆(6)的第一端与第五杆(5)的第一端铰接形成结点D；第五杆(5)的第二端与第四杆(4)的第二端铰接形成结点C；第四杆(4)的第一端与第三杆(3)的第一端共同铰接在第二支点O1上；第三杆(3)的第二端与第二杆(2)的第一端铰接形成结点B；第七杆(7)的第一端与第八杆(8)的第一端铰接形成结点E；第八杆(8)的第二端与滑块(9)铰接形成结点F；在所述第三杆(3)与第四杆(4)之间为固定夹角θ1，在所述第六杆(6)与第七杆(7)之间为固定夹角θ2；所述第一杆(1)是作为主动构件的曲柄，所述第八杆(8)是用于驱动压块(9)直线移动的拉杆，所述第二杆、第三杆、第四杆、第五杆、第六杆和第七杆均为摇杆；令：第一杆、第二杆、第三杆、第四杆、第五杆、第六杆、第七杆和第八杆的长度依次为L1、L2、L3、L4、L5、L6、L7和L8；其特征是所述建模方法按如下步骤进行：步骤1：以第一支点O为坐标原点、在第一杆(1)的转动平面内建立XOY坐标系，以沿着滑块(9)的移动方向为Y轴向、且Y轴过滑块(9)的中心点，过原点O且与Y轴垂直建立X轴，第二支点O1的坐标为O1(x,y)；步骤2、将L1、L2、L3、L4、L5、L6、L7、L8、x、y、θ1和θ2一一对应为各变量x₁、x₂、x₃、x₄、x₅、x₆、x₇、x₈、x₉、x₁₀、x₁₁和x₁₂，所述各变量以X表征；步骤3、按式(1)和式(2)建立关于变量X的目标函数f₁(X)和f₂(X)：f₁(X)＝(S‑S_d)²              (1)其中，S是由变量X表征的滑块(9)的行程，S_d为滑块(9)的设定行程；定义[t1,t2]为自压力机中的上模开始与工件相接触至所述上模与工件完全脱离的时间段，所述上模与滑块(9)为固定连接；在时间段[t1,t2]中按等时间间隔取定1000个时点，v_i是指滑块(9)处在各时点位置处的速度，i＝1,2,...1000；式(2)中步骤4、定义目标函数f₁(X)、f₂(X)的适应度函数分别F₁(X)、F₂(X)，关于变量X建立如下各不等式表征的约束条件：g₁(X)＝x₂‑x₁＞0g₂(X)＝x₃‑x₁＞0g₇(X)＝cosσ_min‑cos 40°≤0g₈(X)＝cosσ_max‑cos 140°≥0其中，σ为第二杆(2)和第三杆(3)之间的夹角；σ_max为σ的最大值、σ_min为σ的最小值，并有：所有不等式全部成立即为变量X满足约束条件；任一不等式不能成立即为变量X不满足约束条件；若变量X满足约束条件，则有式(3)：若变量X不满足约束条件，则有式(4)：其中P(X)为：步骤5、针对由变量X按式(3)或式(4)具体表征的适应度函数F₁(X)和F₂(X)，采用基于Pareto方法的NSGA‑II算法求解获得变量X的值，求解过程中给定各变量的取值范围，完成NSGA‑II算法即获得Pareto解集，所述Pareto解集包括有多组关于变量X的解，每一组关于变量X的解即为变量x₁、x₂、x₃、x₄、x₅、x₆、x₇、x₈、x₉、x₁₀、x₁₁和x₁₂的一组数值；分别对于所述每一组关于变量X的解进行建模，所述建模是将变量x₁、x₂、x₃、x₄、x₅、x₆、x₇、x₈、x₉、x₁₀、x₁₁和x₁₂的一组数值分别赋值给L1、L2、L3、L4、L5、L6、L7、L8、x、y、θ1和θ2，通过验算获得滑块(9)的行程S，选定行程S的值等于设定行程Sd的一组关于变量X的解即完成建模过程。