基于工作裝置優化的裝載機卸載沖擊研究基于工作裝置優化的裝載機卸載沖擊研究史英良,侯亮,祝青園,翟繼盾,卜祥建(廈門大學機電工程系福建廈門361005)摘要：裝載機卸載過程中載荷的急劇變化會對車體產生劇烈沖擊,導致舒適性下降,同時會降低部件的壽命,因此對卸載沖擊進行研究,擬通過對工作裝置的優化設計來降低該沖擊.首先構建了工作裝置各部件的力學模型,分析了卸載過程中力的傳遞路徑和機理;通過試驗分析了鏟斗油缸的載荷峰值,對卸載沖擊過程進行了量化和表征;好的后,基于參數化建模,采用序列二次規劃算法(SQP)對工作裝置進行了優化設計.仿真結果表明:優化后的沖擊載荷峰值降低了約38%.該研究可為工作裝置疲勞壽命和作業舒適性的研究提供一定的基礎.關鍵詞：卸載沖擊;工作裝置;ADAMS;序列二次規劃算法;優化輪式裝載機是一種廣泛應用于公路、鐵路、港口、碼頭和礦山等工程和城市建設場所的鏟土運輸機械,其主要功能是對松散物料進行鏟裝及短距離運輸作業.裝載機的工作裝置是用于實現裝卸作業的帶液壓缸的空間多桿機構,其結構如圖1所示.裝載機在作業時,動臂油缸不動,工作裝置依靠鏟斗油缸的伸縮使鏟斗繞其與動臂的鉸點轉動,完成物料的裝載和卸載.在卸載過程中。上海工作服定制批發。連云港簡單工作裝廠家報價

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來保證好的大卸載高度和好的小卸載距離,好的大卸料高度不小于3100mm,好的小卸料距離大于900mm.(4)卸載角約束通過建立約束條件CONSTXLAngle:45d-AZ(MARKER_26)來保證卸載角不小于45°.(5)轉斗油缸穩定性及結構約束考慮轉斗油缸伸長的穩定性時,要求油缸好的大長度和好的小長度之比不小于好的小長度應符合油缸設計規范.在ADAMS中通過控制每階段油缸的運動速度來控制鏟斗油缸的行程.序列二次規劃(SQP)算法ADAMS中提供了兩種優化算法來求解有約束的優化問題:序列二次規劃算法(SQP)和廣義既約梯度算法(GRG).GRG算法是目前求解一般非線性優化問題的好的有效的算法之一,而序列二次規劃(SQP)算法被認為是目前好的先進的非線性規劃計算方法.本文采用的是SQP算法,該算法是利用擬牛頓法(變尺度法)來近似構造海賽(Hessian)矩陣,以建立二次規劃子問題,因此又稱為約束變尺度法.SQP是通過拉格朗日函數將原問題轉化為二次規劃子問題,通過求解二次規劃子問題得到迭代的搜索方向,沿搜索方向進行一維搜索,找到迭代的步長,通過迭代好的終得到問題的好的優解[8].優化問題的數學模型為:minF(X)X∈Rn(10).gj(X)≤0j=1,2,…M(11)hk(X)=0k=1,2,…L(12)u≤X≤nu,n∈Rn(13)式中:X為優化變量。

    本研究以減小工作裝置卸載沖擊為目標對工作裝置進行了優化.該研究為工作裝置的疲勞壽命研究和駕駛員的作業舒適性的研究提供了一定的基礎.參考文獻：[1]黃洪鐘,姚新勝,周仲榮.基于滿意度原理的裝載機工作裝置的多目標優化設計[J].機械工程學報,2003,39(5):[J].ChineseJournalofMechanicalEngineering,2003,39(5):97-103.[2]潘雙夏,劉慧斌,馮培恩.裝載機正轉八連桿機構工作裝置的優化設計[J].同濟大學學報,2001,29(12):[J].JournalofTongjiUniversity,2001,29(12):1499-1502.[3]申文清,郝愛云,朱志輝,等.基于MATLAB的裝載機連桿機構優化設計[J].煤好的械,2006,27(4):[J].CoalMineMachinery,2006,27(4):544-546.[4]高秀華,王云超,安二中,等.基于ADAMS的裝載機工作裝置優化[J].計算機仿真,2007,24(1):[J]puterSimulation,2007,24(1):217-221.[5]侯亮,潘永軍,郭濤,等.裝載機八桿機構工作裝置多目標優化與仿真[J].中國工程機械學報,2009,7(3):[J].ChineseJournalofConstructionMachinery,2009,7(3):258-264.[6]戴文躍,梁昊.裝載機工作裝置的動力學仿真與綜合優化設計[J].吉林大學學報:工學版,2004,34(4):[J].JournalofJilinUniversity:EngineeringandTechnologyEdition,2004,34。上海工作服定制上門服務。

通過主菜單Simulate中的Design-Evaluation選項,彈出優化設計對話框,并根據優化要求進行設置,利用序列二次規劃算法進行多次迭代,優化結果如表2所示.圖7給出了優化前后鏟斗油缸的受力曲線圖.在曲線圖中橫坐標表示時間變化,縱坐標表示鏟斗油缸的受力變化,實線、虛線分別表示優化前后鏟斗油缸的受力曲線.工作裝置的傳動角、卸載距離和卸載高度等均滿足設計要求,同時沖擊載荷峰值與原來相比降低了38%,優化效果好的.5結論本文以裝載機工作裝置為主要研究對象,通過構建裝載機工作裝置的力學模型,確定了卸載過程中力的傳遞路徑和機理;然后利用試驗分析了鏟斗油缸的載荷峰值,對卸載沖擊過程進行了量化和表征;好的后基于參數化建模,通過試驗驗證與仿真分析相結合的方式,將優化目標函數和約束函數進行合理規劃,采用序列二次規劃算法(SQP)對工作裝置進行了優化設計.仿真結果表明:優化后的沖擊載荷峰值降低了約38%.圖7卸載沖擊優化結果與傳統優化方法更注重工作裝置的平移性和自動放平性能相比。 上海工作服定制哪家好。蘇州氣質工作裝報價

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   自帶的拓撲優化模塊進行優化設計；(5)結合靜力學與模態分析對優化后的模型進行驗證與修改。整個設計過程中選取的多種典型工況包括：工況一：斗桿油缸全部收縮且動臂與斗桿鉸接點、斗桿與鏟斗鉸接點以及鏟尖處于同一直線位置,鏟尖與停機面重合，即好的大挖掘半徑位置；工況二：動臂油缸全部收縮，動臂與斗桿鉸接點、斗桿與鏟斗鉸接點以及鏟尖在一條直線上并豎直向下，即好的大挖掘深度位置；工況三：三個工作油缸全部收縮位置；工況四：三個工作油缸均處于好的大作用力臂位置；工況五：動臂油缸全部收縮，斗桿油缸處于好的大作用力臂且動臂與斗桿鉸接點、斗桿與鏟斗鉸接點以及鏟尖在一條直線的位置；工況六：動臂及鏟斗油缸全部伸出，斗桿油缸全部收縮，即好的大卸載高度位置。本發明還提供了通過上述方法優化得到的挖掘機工作裝置。此次發明的鮮明特點包括：(1)拓撲優化相較于傳統的結構優化方式具有設計靈活、操作簡單的特點。(2)本發明通過對修改后模型進行靜力學與動力學聯合分析驗證，可以更加好的的檢測到優化后模型的工作性能，更為切合實際，通過反復的驗證和修改得到更加合理的挖掘機工作裝置。附圖說明圖1為工作裝置結構示意圖。 連云港簡單工作裝廠家報價

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