自帶的拓?fù)鋬?yōu)化模塊進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)；(5)結(jié)合靜力學(xué)與模態(tài)分析對(duì)優(yōu)化后的模型進(jìn)行驗(yàn)證與修改。整個(gè)設(shè)計(jì)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(dòng)臂與斗桿鉸接點(diǎn)、斗桿與鏟斗鉸接點(diǎn)以及鏟尖處于同一直線位置,鏟尖與停機(jī)面重合，即好的大挖掘半徑位置；工況二：動(dòng)臂油缸全部收縮，動(dòng)臂與斗桿鉸接點(diǎn)、斗桿與鏟斗鉸接點(diǎn)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(gè)工作油缸全部收縮位置；工況四：三個(gè)工作油缸均處于好的大作用力臂位置；工況五：動(dòng)臂油缸全部收縮，斗桿油缸處于好的大作用力臂且動(dòng)臂與斗桿鉸接點(diǎn)、斗桿與鏟斗鉸接點(diǎn)以及鏟尖在一條直線的位置；工況六：動(dòng)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(fā)明還提供了通過上述方法優(yōu)化得到的挖掘機(jī)工作裝置。此次發(fā)明的鮮明特點(diǎn)包括：(1)拓?fù)鋬?yōu)化相較于傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)優(yōu)化方式具有設(shè)計(jì)靈活、操作簡單的特點(diǎn)。(2)本發(fā)明通過對(duì)修改后模型進(jìn)行靜力學(xué)與動(dòng)力學(xué)聯(lián)合分析驗(yàn)證，可以更加好的的檢測(cè)到優(yōu)化后模型的工作性能，更為切合實(shí)際，通過反復(fù)的驗(yàn)證和修改得到更加合理的挖掘機(jī)工作裝置。附圖說明圖1為工作裝置結(jié)構(gòu)示意圖。 上海工作服定制供應(yīng)商?；窗矚赓|(zhì)工作裝廠家報(bào)價(jià)
利用IF函數(shù)和STEP函數(shù)表達(dá)式,根據(jù)設(shè)計(jì)要求確定動(dòng)臂油缸和鏟斗油缸的運(yùn)動(dòng)規(guī)律并施加載荷,使活塞桿實(shí)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(jì)點(diǎn)工作裝置的鉸點(diǎn)中B,C,D,E,F,G6個(gè)鉸點(diǎn)對(duì)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(gè)關(guān)鍵點(diǎn)的橫縱坐標(biāo)依次參數(shù)化.同時(shí)考慮到鏟斗油缸的運(yùn)動(dòng)速度對(duì)其受力影響較大,故將鏟斗油缸的運(yùn)動(dòng)速度也進(jìn)行參數(shù)化,共生成13個(gè)設(shè)計(jì)變量.好的后根據(jù)裝載機(jī)設(shè)計(jì)要求確定每個(gè)設(shè)計(jì)變量的取值范圍.確定目標(biāo)函數(shù)設(shè)計(jì)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(gè)目標(biāo)函數(shù);gi(x)為第i個(gè)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(shí)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(gè)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(cè)量功能,將鏟斗油缸與搖臂鉸點(diǎn)處沖擊載荷的值設(shè)為優(yōu)化目標(biāo),通過對(duì)工作裝置的受力分析可知。常州氣質(zhì)工作裝聯(lián)系方式上海工作服定制上門服務(wù)。
載荷的急劇變化會(huì)對(duì)裝載機(jī)車體產(chǎn)生劇烈沖擊,導(dǎo)致舒適性下降,同時(shí)會(huì)降低部件的壽命.目前,對(duì)裝載機(jī)工作裝置的研究都集中在如何提高其平移性和自動(dòng)放平性能方面,而對(duì)工作裝置卸載過程中所受沖擊的研究較少.因此,以減小卸載工況下工作裝置所受沖擊為目標(biāo)對(duì)工作裝置進(jìn)行優(yōu)化,對(duì)提高駕駛員的作業(yè)舒適性,延長部件使用壽命具有重要的意義.圖1裝置機(jī)工作裝置Loaderworkingdevice裝載機(jī)工作裝置的優(yōu)化方法大致可分為兩類:(1)基于計(jì)算機(jī)編程的優(yōu)化設(shè)計(jì).黃洪鐘[1]等給出了集神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遺傳算法于一體的裝載機(jī)工作裝置多目標(biāo)滿意優(yōu)化算法;潘雙夏[2]等應(yīng)用優(yōu)化軟件Prodopt采用仿生物進(jìn)化方法對(duì)裝載機(jī)的正轉(zhuǎn)八連桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行了多目標(biāo)優(yōu)化;申文清[3]等建立了反轉(zhuǎn)六連桿機(jī)構(gòu)的數(shù)學(xué)模型,并使用MATLAB軟件編程對(duì)數(shù)學(xué)模型進(jìn)行了優(yōu)化研究.(2)基于虛擬樣機(jī)的參數(shù)化優(yōu)化設(shè)計(jì).高秀華[4]等基于機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)軟件ADAMS對(duì)裝載機(jī)工作裝置中的各主要桿件進(jìn)行了參數(shù)化,創(chuàng)建了裝載機(jī)工作裝置的虛擬樣機(jī)優(yōu)化模型。
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(shí),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(jì)規(guī)范.在ADAMS中通過控制每階段油缸的運(yùn)動(dòng)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(jìn)的非線性規(guī)劃計(jì)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(jìn)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。 上海工作服定制電話。
G為物料重力;PB為鏟斗與連桿鉸接點(diǎn)的作用力;PAX,PAY為鏟斗與動(dòng)臂鉸接點(diǎn)的作用力;MA為A點(diǎn)的力矩;α1為PB與豎直方向的夾角;l5為A點(diǎn)與G點(diǎn)的水平距離;l6為B點(diǎn)與G點(diǎn)的水平距離;l7為A點(diǎn)與B點(diǎn)的豎直距離;Fx,Fy分別指代水平方向和豎直方向的力.以連桿為分離體,將連桿視為二力桿,則根據(jù)二力平衡原理,作用于連桿兩端的力大小相等,方向相反,即:PB=PC(4)式中:PC為搖臂與連桿鉸接點(diǎn)的作用力.以搖臂為分離體,將鏟斗油缸視為二力桿,則搖臂與鏟斗油缸鉸點(diǎn)的作用力可用沿油缸方向的力PE表示,由∑MD=0,得(5)式中:MD為D點(diǎn)的力矩;α3為PE與豎直方向的夾角;l2為D點(diǎn)與E點(diǎn)的水平距離;l3為C點(diǎn)與D點(diǎn)的水平距離;l4為C點(diǎn)與E點(diǎn)的豎直距離.圖2工作裝置受力簡圖Forcediagramoftheworkingdevice在卸載工況下,作業(yè)過程是通過鏟斗油缸的伸縮完成,而沖擊也是經(jīng)由鏟斗、連桿、鏟斗油缸等組成的工作裝置傳遞到前車架.因此,從傳遞路徑考慮,以卸載過程中鏟斗油缸承受的沖擊載荷為研究對(duì)象,對(duì)降低工作裝置的卸載沖擊具有重要的意義.2試驗(yàn)研究與數(shù)據(jù)處理鏟斗油缸受力試驗(yàn)研究根據(jù)以上的分析得知。 上海工作服定制工廠。常州外貿(mào)工作裝廠家報(bào)價(jià)
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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(jì)總體參數(shù)落在某一區(qū)間內(nèi)可能犯錯(cuò)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(jì)虛擬樣機(jī)模型的建立與驗(yàn)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(jī)械系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)工程軟件ADAMS環(huán)境,創(chuàng)建的虛擬裝載機(jī)工作裝置樣機(jī)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(jì)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(jī)模型中有關(guān)參數(shù)值,軟件自帶的程序就可以自動(dòng)地更新整個(gè)樣機(jī)模型.圖6虛擬樣機(jī)模型Virtualprototypemodel建模過程中需要在圖5中A～I(xiàn)各鉸點(diǎn)處根據(jù)真實(shí)坐標(biāo)值創(chuàng)建POINT點(diǎn),使用ADAMS的建模工具分別創(chuàng)建動(dòng)臂、搖臂、鏟斗、連桿、動(dòng)臂油缸和鏟斗油缸,并對(duì)三維模型進(jìn)行裝配;然后在各鉸點(diǎn)處創(chuàng)建鉸接副,在動(dòng)臂油缸、鏟斗油缸的活塞桿與缸筒之間建立圓柱副?；窗矚赓|(zhì)工作裝廠家報(bào)價(jià)
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