机构最优综合的基本要素

图7-1 鹤式起重机

机构最优综合又称机构参数优化设计，即根据机构设计理论，采用数学最优化方法，在各种限制条件下，使其主要性能指标达到最优值的一种设计方法。最优化设计方法的实质，是首先将设计任务的具体要求构造成数学模型，也就是将设计问题化为数学问题。在这个数学模型中，既包括有设计要求，又包括根据设计要求提出的必须满足的附加条件，从而构成一个完整的数学规划命题。逐步求解这个数学规划命题，使其最佳地满足设计要求，从而获得诸可行方案中的最优设计方案。这个过程就是最优化过程，利用这种方法进行机构设计，称为机构优化设计。

目前，机构优化设计多数是指使机构的运动学或动力学性能达到最优值的一种设计，在少数情况下，也有以体积最小、重量最轻、寿命最长、工作最可靠、费用最经济等作为机构优化设计的目标。最优值通常是指在多因素下令人满意的最好或最恰当的值，在很多情况下，可以用最大值或最小值来代表最优值。(www.xing528.com)

如图7-1所示的鹤式起重机是一个双摇杆机构。当主动摇杆AB摆动时，从动摇杆CD随之摆动，使悬挂在连杆BCM上起落吊钩M处的重物作水平移动。根据该装置的使用目的，其主要设计性能指标有：M点水平直线轨迹上下波动量以及M点水平移动速度变化量尽量小等。主要限制条件有：构件长度和机构运动空间应在各自的允许范围内，机构传动角应在允许范围内等。

在机构优化设计过程中，优化设计数学模型的建立及选用适当的优化方法无疑是最关键的，是取得正确结果的前提，因此必须使它能全面准确地反映设计意图，同时还要有利于方法的实施和求解的方便。所谓优化方法就是按照某种逻辑结构对设计方案进行反复迭代计算，并使其逐步逼近最优方案的过程。