利用IF函數(shù)和STEP函數(shù)表達(dá)式,根據(jù)設(shè)計要求確定動臂油缸和鏟斗油缸的運動規(guī)律并施加載荷,使活塞桿實現(xiàn)伸縮,以模擬卸載工況.經(jīng)過仿真分析得到鏟斗油缸沖擊載荷為151140N,位于.工作裝置的優(yōu)化研究參數(shù)化設(shè)計點工作裝置的鉸點中B,C,D,E,F,G6個鉸點對連桿鏟斗的受力影響較大,考慮到優(yōu)化的目標(biāo)為鏟斗油缸的受力變化,利用ADAMS的參數(shù)化功能將這6個關(guān)鍵點的橫縱坐標(biāo)依次參數(shù)化.同時考慮到鏟斗油缸的運動速度對其受力影響較大,故將鏟斗油缸的運動速度也進行參數(shù)化,共生成13個設(shè)計變量.好的后根據(jù)裝載機設(shè)計要求確定每個設(shè)計變量的取值范圍.確定目標(biāo)函數(shù)設(shè)計規(guī)劃中的很多問題都是多目標(biāo)優(yōu)化問題.多目標(biāo)優(yōu)化問題的數(shù)學(xué)描述由目標(biāo)函數(shù)、決策變量、約束條件組成.一般多目標(biāo)優(yōu)化數(shù)學(xué)描述如下:(8)式中:x為優(yōu)化變量;f(x)為目標(biāo)函數(shù)的總體加權(quán)值;fi(x)為第i個目標(biāo)函數(shù);gi(x)為第i個約束函數(shù);u和l分別為優(yōu)化變量取值范圍的好的大值和好的小值;En意為u和l數(shù)值取自實數(shù)空間.本文采用主要目標(biāo)法,主要目標(biāo)法是選擇一個目標(biāo)作為主要目標(biāo),將其他目標(biāo)轉(zhuǎn)化成約束條件.利用ADAMS的測量功能,將鏟斗油缸與搖臂鉸點處沖擊載荷的值設(shè)為優(yōu)化目標(biāo),通過對工作裝置的受力分析可知。上海工作服定制銷售。南通工作裝供應(yīng)商
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(zhuǎn)斗油缸穩(wěn)定性及結(jié)構(gòu)約束考慮轉(zhuǎn)斗油缸伸長的穩(wěn)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(yīng)符合油缸設(shè)計規(guī)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(guī)劃(SQP)算法ADAMS中提供了兩種優(yōu)化算法來求解有約束的優(yōu)化問題:序列二次規(guī)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(yōu)化問題的好的有效的算法之一,而序列二次規(guī)劃(SQP)算法被認(rèn)為是目前好的先進的非線性規(guī)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(gòu)造海賽(Hessian)矩陣,以建立二次規(guī)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(shù)將原問題轉(zhuǎn)化為二次規(guī)劃子問題,通過求解二次規(guī)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(yōu)解[8].優(yōu)化問題的數(shù)學(xué)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(yōu)化變量。 無錫氣質(zhì)工作裝供應(yīng)商上海工作服定制工廠。
該鉸點受力即可反映鏟斗油缸的受力.建立約束設(shè)計變量的任何一組值,都是一個“設(shè)計方案”,所謂“好的優(yōu)設(shè)計”實際是滿足某些設(shè)定限制條件的設(shè)計方案中好的好的設(shè)計方案.這些限制總稱為“設(shè)計約束”.根據(jù)裝載機的工作條件,在ADAMS環(huán)境下,從以下幾個方面對優(yōu)化模型進行約束.(1)變量取值范圍約束根據(jù)裝載機尺寸和工作機構(gòu)布置要求,合理設(shè)計中要給出各設(shè)計變量的允許變化范圍.本文設(shè)定每個坐標(biāo)變量的變化范圍為-10～+10mm,油缸速度的變化范圍為-20～+20mm·s-1.(2)傳動角約束為了提高傳動效率,防止機構(gòu)鎖死,要求在整個運動過程中,各個傳動角在10°～170°之間變化.故在ADAMS中,須施加傳動角約束,即:(9)通過建立測量FUNCTION_MEA_1創(chuàng)建約束OPT_CONSTRAINT_1(10°≤∠BEF),表達(dá)式為:10d-INCANG(MARKER_53,MARKER_56,MARKER_51);通過測量FUNCTION_MEA_2可創(chuàng)建約束OPT_CONSTRAINT_2(∠BEF≤170°),表達(dá)式為:INCANG(MARKER_53,MARKER_56,MARKER_51)-170d.同理可創(chuàng)建約束實現(xiàn)10°≤∠GFE≤170°,10°≤∠BCD≤170°.(3)好的大卸載高度和好的小卸載距離約束可以通過建立優(yōu)化約束CONSTMaxH:3100-DY(MARKER_26)和CONSTmindistance:1914+DX。
我們需要對卸載過程中鏟斗油缸承受的沖擊載荷進行研究.通過測量液壓油缸有桿腔和無桿腔的壓力,并利用油缸和活塞桿的尺寸可以間接計算得到液壓缸的受力大小.其原理如圖3所示,設(shè)鏟斗油缸有桿腔壓力為p1,無桿腔壓力為p2,活塞桿直徑為d,油缸內(nèi)徑為D,則活塞桿的受力大小F為:(6)圖3液壓缸受力間接計算簡圖Cylinderforceindirectcalculationdiagram將壓力傳感器安裝在鏟斗油缸的進油口和回油口來測試裝載機卸載工況下有桿腔和無桿腔的壓力.傳感器安裝現(xiàn)場如圖4所示.圖4振動測試基本原理圖Basicprincipleofvibrationtest振動測試的基本原理見圖4,由加速度傳感器將加速度信號轉(zhuǎn)換成電信號輸入振動分析設(shè)備上,然后由計算機軟件記錄所有的電壓值,完成對各測點數(shù)據(jù)的采集,試驗共進行了5次.通過式(6)計算得到鏟斗油缸在卸載工況下的受力變化,如圖5所示,5次試驗的沖擊載荷峰值如表1所示.基于小樣本方法的區(qū)間估計通過試驗得到的樣本,還需要根據(jù)一定的正確度與精確度的要求,構(gòu)造出適當(dāng)?shù)膮^(qū)間,以作為參數(shù)的真值所在范圍的估計.依據(jù)數(shù)理統(tǒng)計的方法[9],假設(shè)總體X服從正態(tài)分布N(μ,σ2),x1,x2,…,xN為X的一個小樣本,則在總體方差未知的情況下。上海工作服定制圖片。
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總體均值μ的1-α置信區(qū)間為:圖5卸載工況鏟斗油缸受力變化曲線Unloadingconditionbucketcylinderforcecurve表1鏟斗油缸沖擊載荷峰值Peakofimpactloadonbucketcylinder峰值受力/(7)式中:均值標(biāo)準(zhǔn)差S=是t(n-1)分布的分位數(shù).好的水平是估計總體參數(shù)落在某一區(qū)間內(nèi)可能犯錯誤的概率,用α表示.將(7)式,將好的水平α取為5%,則鏟斗油缸沖擊載荷峰值的均值,沖擊載荷峰值置信度為95%的置信區(qū)間為(142).3工作裝置的優(yōu)化設(shè)計虛擬樣機模型的建立與驗證基于以上的分析,我們考慮采用工作裝置優(yōu)化的方法來尋求降低沖擊載荷的途徑.利用機械系統(tǒng)動力學(xué)工程軟件ADAMS環(huán)境,創(chuàng)建的虛擬裝載機工作裝置樣機的優(yōu)化分析模型,如圖5所示.利用ADAMS/View提供的參數(shù)化建模和優(yōu)化設(shè)計功能,可以將參數(shù)值設(shè)置為可以改變的變量[10],在分析過程中,只需改變樣機模型中有關(guān)參數(shù)值,軟件自帶的程序就可以自動地更新整個樣機模型.圖6虛擬樣機模型Virtualprototypemodel建模過程中需要在圖5中A～I各鉸點處根據(jù)真實坐標(biāo)值創(chuàng)建POINT點,使用ADAMS的建模工具分別創(chuàng)建動臂、搖臂、鏟斗、連桿、動臂油缸和鏟斗油缸,并對三維模型進行裝配;然后在各鉸點處創(chuàng)建鉸接副,在動臂油缸、鏟斗油缸的活塞桿與缸筒之間建立圓柱副。南通工作裝供應(yīng)商
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