傳統(tǒng)的圖形設(shè)計(jì)方式在破碎機(jī)設(shè)計(jì)中其實(shí)并不適用，因?yàn)檫@種方式的非線性而且待定系數(shù)的解決方案是非常復(fù)雜，這就限制了機(jī)械設(shè)計(jì)精度和效率的提高。而且，圖解法不能用于多樣性整體優(yōu)化目標(biāo)的設(shè)計(jì)來得到的結(jié)果和結(jié)構(gòu)參數(shù)，一般理想的機(jī)械參數(shù)是通過研究多目標(biāo)的機(jī)械參數(shù)優(yōu)化模型和借助其運(yùn)動(dòng)學(xué)優(yōu)化設(shè)計(jì)獲得的。下面以顎式破碎機(jī)為例對其進(jìn)行對象分析和數(shù)學(xué)模型及優(yōu)化計(jì)算。

一、對顎式破碎機(jī)的模型分析

顎式破碎機(jī)時(shí)有固定的和可移動(dòng)的顎板組成的，破碎機(jī)的虛擬結(jié)構(gòu)由固定在機(jī)架上的固定顎板、槽和曲柄機(jī)構(gòu)組成。其結(jié)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)研究是通過動(dòng)能軸、槽和曲柄機(jī)構(gòu)引導(dǎo)移動(dòng)顎板粉碎材料實(shí)現(xiàn)。

1、優(yōu)機(jī)制的目標(biāo)分析

在復(fù)擺顎式破碎機(jī)的顎架下部的移動(dòng)軌跡是一個(gè)拉長的橢圓形，長軸的水平投影是水平距離，其垂直投影是垂直距離。破碎機(jī)的特征值和破碎機(jī)的性能有很大關(guān)系。特征值越大，破碎機(jī)性能越差，反之亦然。研究表明當(dāng)固定顎板和可移動(dòng)顎板之間的角的平均值為21度和特征值為2時(shí)壓榨能力達(dá)到其大值。

2、關(guān)于顎式破碎機(jī)的模型優(yōu)化設(shè)計(jì)

（1）目標(biāo)計(jì)算

在設(shè)計(jì)顎式破碎機(jī)結(jié)構(gòu)中有兩個(gè)目標(biāo)

目標(biāo)①：表示移動(dòng)顎板和垂直方向的角度的值。根據(jù)動(dòng)能計(jì)算，當(dāng)固定顎板和垂直方向的角度是10度時(shí)壓碎能力達(dá)到其大值，所以當(dāng)h=10保持不變時(shí)，目標(biāo)可以獲得固定的擺角平均值。

目標(biāo)②：通過使用同一的對象多技術(shù)目標(biāo)函數(shù)的優(yōu)化方法對所有對象同時(shí)進(jìn)行了優(yōu)化。每個(gè)對象根據(jù)其在總體目標(biāo)中的重要性直接加權(quán)。移動(dòng)顎和垂直方向的角度的平均值的對象范圍是10到12度之間。

（2）設(shè)計(jì)變量

每個(gè)顎式破碎機(jī)的部位都涉及到長度，原始位置和每跟桿的角度。原始結(jié)合點(diǎn)的橫縱坐標(biāo)作為設(shè)計(jì)變量。

（3）約束條件

在顎式破碎機(jī)上有四連桿機(jī)構(gòu)。曲柄連桿存在的條件必須有滿足的機(jī)制，即曲柄連桿在小長度的時(shí)候，它的長度之和與任何其他桿應(yīng)小于其他任意兩根桿長度的和。在這個(gè)基礎(chǔ)上，約束條件成立。

二、優(yōu)化計(jì)算

為了設(shè)計(jì)研究和優(yōu)化，有些設(shè)計(jì)變量的橫縱坐標(biāo)在原始變量調(diào)整后使用。經(jīng)過5輪設(shè)計(jì)變量的計(jì)算后優(yōu)化完成。根據(jù)優(yōu)化結(jié)果，經(jīng)過對比，總體目標(biāo)優(yōu)化后的比優(yōu)化前有了顯著的改善。總體目標(biāo)的價(jià)格下降，顎板的平均擺角值和特征值有了明顯提高。

三、結(jié)論

與傳統(tǒng)的作圖方式相比，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)很快而且有更好的效果。每個(gè)顎式破碎機(jī)機(jī)構(gòu)的子目標(biāo)經(jīng)過優(yōu)化都接近于結(jié)果。優(yōu)化提供的機(jī)構(gòu)參數(shù)是顎式破碎機(jī)提高的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)。根據(jù)優(yōu)化結(jié)果一個(gè)真實(shí)的物理模型制造出來，通過實(shí)驗(yàn)，進(jìn)步相當(dāng)明顯。