颚式破碎机图形设计的模型分析与优化计算

传统的图形设计方式在破碎机设计中其实并不适用，因为这种方式的非线性而且待定系数的解决方案是非常复杂，这就限制了机械设计精度和效率的提高。而且，图解法不能用于多样性整体优化目标的设计来得到的结果和结构参数，一般理想的机械参数是通过研究多目标的机械参数优化模型和借助其运动学优化设计获得的。下面以颚式破碎机为例对其进行对象分析和数学模型及优化计算。

一、对颚式破碎机的模型分析

颚式破碎机时有固定的和可移动的颚板组成的，破碎机的虚拟结构由固定在机架上的固定颚板、槽和曲柄机构组成。其结构的运动学研究是通过动能轴、槽和曲柄机构引导移动颚板粉碎材料实现。

1、优机制的目标分析

在复摆颚式破碎机的颚架下部的移动轨迹是一个拉长的椭圆形，长轴的水平投影是水平距离，其垂直投影是垂直距离。破碎机的特征值和破碎机的性能有很大关系。特征值越大，破碎机性能越差，反之亦然。研究表明当固定颚板和可移动颚板之间的角的平均值为21度和特征值为2时压榨能力达到其大值。

2、关于颚式破碎机的模型优化设计

（1）目标计算

在设计颚式破碎机结构中有两个目标

目标①：表示移动颚板和垂直方向的角度的值。根据动能计算，当固定颚板和垂直方向的角度是10度时压碎能力达到其大值，所以当h=10保持不变时，目标可以获得固定的摆角平均值。

目标②：通过使用同一的对象多技术目标函数的优化方法对所有对象同时进行了优化。每个对象根据其在总体目标中的重要性直接加权。移动颚和垂直方向的角度的平均值的对象范围是10到12度之间。

（2）设计变量

每个颚式破碎机的部位都涉及到长度，原始位置和每跟杆的角度。原始结合点的横纵坐标作为设计变量。

（3）约束条件

在颚式破碎机上有四连杆机构。曲柄连杆存在的条件必须有满足的机制，即曲柄连杆在小长度的时候，它的长度之和与任何其他杆应小于其他任意两根杆长度的和。在这个基础上，约束条件成立。

二、优化计算

为了设计研究和优化，有些设计变量的横纵坐标在原始变量调整后使用。经过5轮设计变量的计算后优化完成。根据优化结果，经过对比，总体目标优化后的比优化前有了显著的改善。总体目标的价格下降，颚板的平均摆角值和特征值有了明显提高。

三、结论

与传统的作图方式相比，计算机辅助设计很快而且有更好的效果。每个颚式破碎机机构的子目标经过优化都接近于结果。优化提供的机构参数是颚式破碎机提高的设计基础。根据优化结果一个真实的物理模型制造出来，通过实验，进步相当明显。