6-螺栓组联接优化设计.ppt

7.7 螺栓组联接的优化设计n螺栓组联接的设计计算，主要根 据被联接机械设备的载荷大小、 功能要求和结构特点，确定螺栓 组的个数和布置方式螺栓组联 接的优化设计，可以在保证机械 设备的可靠性和提高寿命的前提 下，达到降低成本的目的 n螺栓组的成本 取决 于螺栓个数 和单价 n n当螺栓的材料、长度 和制造工艺等因素相 同时，螺栓的单价 是其直径 的线性函 数 其中， 与 是与螺栓的材料和长度等因素有关的系 数选择常用的材料为35号钢、长度50 的六角 头半精制螺栓，其单价 与直径 的线性函数关系 如图用一维线性回归得到方程例7-7 有一个压力容器内部气体压强 ， 容器内径 ，螺栓组中心圆直 ， 用衬垫密封试设计成本最低的螺栓组联接方案 n解：1、建立数学模型n1）由于螺栓组的成本 取决于螺栓直径 和个 数 ，因此取设计变量n n2）建立螺栓组成本的 目标函数n3）螺栓组联接的约束条件n①为了保证螺栓之间的密封压力均匀， 防止局部漏气，根据经验，螺栓的间距 不能大于10 n n因此，得到约束条件n n②为了保证螺栓联接的装配工艺性，螺 栓之间的间隔不能小于5 n n因此，得到约束条件 n③根据螺栓标准规范资料，经过非线性 回归分析，得到在不预紧的条件下，螺 栓的许用载荷 与直径 的函数关系n n螺栓组联接的强度条件n n式中， 是安全系数（ ） 。

因此，得 到约束条件n n综上所述，这是一个有三个不等式约束 的二维非线性优化问题n2、优化方法和计算结果n调用MATLAB优化工具箱函数fmincon进 行迭代计算，通过选取几个不同的初始 点，都得到n n经检验，极小点 在螺栓联接密封性约 束条件的约束面 上n对优化结果进行圆整，取离散最优解： 螺栓直径 ，螺栓个数 ，则螺 栓组的联接成本是 元经过检验 ，离散最优解在可行域内。