- •Примеры составления эквивалентных схем механических поступательных систем
- •Контрольные вопросы
- •Варианты индивидуальных заданий
- •Определить начало координат.
- •Построить эквивалентную схему на основании структурной схемы.
- •Контрольные вопросы
- •Варианты индивидуальных заданий
- •Лабораторная работа № 3 Составление структурной и эквивалентной схем сложной механической системы
- •Методика выполнения работы
- •Построить эквивалентную схему на основании структурной схемы. Примеры составления структурных и эквивалентных схем сложных механических систем
- •Контрольные вопросы
- •Варианты индивидуальных заданий
- •Лабораторная работа № 4 Составление структурной и эквивалентной схем гидравлической и пневматической систем
- •Краткая теория
- •Методика выполнения работы
- •Пример составления структурной и эквивалентной схем гидравлической системы
- •Контрольные вопросы
- •Варианты индивидуальных заданий
- •Лабораторная работа № 5 Составление структурной и эквивалентной схем разнородных физических систем
- •Краткая теория
- •Методика выполнения работы
- •Пример составления структурной и эквивалентной схем разнородной физической системы
- •Контрольные вопросы
- •Варианты индивидуальных заданий
- •Лабораторная работа № 6 Составление целевой функции с целью оптимизации проектируемого объекта
- •Краткая теория
- •Методика выполнения работы
- •Пример составления целевой функции с целью оптимизации проектируемого объекта
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 7 Поиск экстремумов целевой функции и оптимизация параметров проектируемого объекта
- •Краткая теория
- •Методика выполнения работы
- •Пример поиска экстремумов целевой функции и оптимизации параметров проектируемого объекта
- •Контрольные вопросы
Методика выполнения работы
Выделить одну из важнейших характеристик проектируемого объекта и записать зависимость для её определения.
Величины, входящие в эту зависимость, выразить через параметры, значения которых могут меняться в процессе оптимизации.
Подставив величины (п.2) в зависимость (п.1), составить целевую функцию.
Пример составления целевой функции с целью оптимизации проектируемого объекта
Рассмотрим пример постановки задачи оптимального проектирования независимой подвески на двух поперечных рычагах, упругим элементом которой является круглый торсион. Расчетная схема подвески приведена на рис. 10.
Направляющим устройством этой подвески являются нижний 1 и верхний 2 рычаги, связанные между собой поворотной стойкой 3, на которой расположена ось вращения колеса 5. С осью нижнего рычага связан торсион 4 диаметра d, расположенный вдоль оси транспортного средства. На колесо воздействует нормальная реакция опорной поверхности F, которая на радиусе направляющего устройства R создает момент, закручивающий торсион.
Потенциальная энергия деформации торсиона определяет одну из важнейших характеристик подвески – её энергоёмкость и находится по зависимости
U= с∙φ2/2,
где с - крутильная жесткость торсиона;
φ - угол закрутки торсиона.
Жесткость торсиона
с = T/φ,
где Т - крутящий момент, действующий на торсион, определяемый произведением силы F на радиус R.
Рис. 10. Расчетная схема торсионной подвески:
1 — нижний рычаг; 2 — верхний рычаг; 3 — поворотная стойка; 4 — торсион; 5 — колесо; F — реакция опорной поверхности; L — рабочая длина торсиона; R — радиус направляющего устройства
Отсюда следует
φ= Т/с и U= Т2/(2∙с). (6.1)
С другой стороны:
с = G∙J/L = G∙π∙d /(32∙L), (6.2)
где G - модуль упругости второго рода; L - полярный момент инерции сечения торсиона (J= π∙d4/32); L - рабочая длина торсиона.
Касательные напряжения, возникающие в материале торсиона, определяются формулой
τ = T/WK,
где WK= π∙d3/16 - момент сопротивления кручению сечения торсиона.
Отсюда
T=π∙d3∙τ/16. (6.3)
Подставляя зависимости (6.2) и (6.3) в (6.1), имеем
U= τ² ∙π∙ d² ∙L / (16∙g)
За целевую функцию принимаем потенциальную энергию деформации торсиона, определяющую энергоемкость подвески
Контрольные вопросы
Что понимается под синтезом? В каком случае он называется оптимизацией?
Что такое целевая функция и каковы принципы её выбора и формирования?
Какие параметры проектируемого объекта являются выходными, а какие – управляемыми?
В чём заключается сложность выбора целевой функции?
Оптимизация по частному критерию: достоинства и недостатки.
В каких случаях применяют взвешенный аддитивный критерий?
Способ нормирования параметров, имеющих различную физическую размерность и величину.