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    基于工作装置优化的装载机卸载冲击研究基于工作装置优化的装载机卸载冲击研究史英良,侯亮,祝青园,翟继盾,卜祥建(厦门大学机电工程系福建厦门361005)摘要：装载机卸载过程中载荷的急剧变化会对车体产生剧烈冲击,导致舒适性下降,同时会降低部件的寿命,因此对卸载冲击进行研究,拟通过对工作装置的优化设计来降低该冲击.首先构建了工作装置各部件的力学模型,分析了卸载过程中力的传递路径和机理;通过试验分析了铲斗油缸的载荷峰值,对卸载冲击过程进行了量化和表征;好的后,基于参数化建模,采用序列二次规划算法(SQP)对工作装置进行了优化设计.仿真结果表明:优化后的冲击载荷峰值降低了约38%.该研究可为工作装置疲劳寿命和作业舒适性的研究提供一定的基础.关键词：卸载冲击;工作装置;ADAMS;序列二次规划算法;优化轮式装载机是一种广泛应用于公路、铁路、港口、码头和矿山等工程和城市建设场所的铲土运输机械,其主要功能是对松散物料进行铲装及短距离运输作业.装载机的工作装置是用于实现装卸作业的带液压缸的空间多杆机构,其结构如图1所示.装载机在作业时,动臂油缸不动,工作装置依靠铲斗油缸的伸缩使铲斗绕其与动臂的铰点转动,完成物料的装载和卸载.在卸载过程中。上海工作服定制上门服务。上海工作装批量定制

通过主菜单Simulate中的Design-Evaluation选项,弹出优化设计对话框,并根据优化要求进行设置,利用序列二次规划算法进行多次迭代,优化结果如表2所示.图7给出了优化前后铲斗油缸的受力曲线图.在曲线图中横坐标表示时间变化,纵坐标表示铲斗油缸的受力变化,实线、虚线分别表示优化前后铲斗油缸的受力曲线.工作装置的传动角、卸载距离和卸载高度等均满足设计要求,同时冲击载荷峰值与原来相比降低了38%,优化效果好的.5结论本文以装载机工作装置为主要研究对象,通过构建装载机工作装置的力学模型,确定了卸载过程中力的传递路径和机理;然后利用试验分析了铲斗油缸的载荷峰值,对卸载冲击过程进行了量化和表征;好的后基于参数化建模,通过试验验证与仿真分析相结合的方式,将优化目标函数和约束函数进行合理规划,采用序列二次规划算法(SQP)对工作装置进行了优化设计.仿真结果表明:优化后的冲击载荷峰值降低了约38%.图7卸载冲击优化结果与传统优化方法更注重工作装置的平移性和自动放平性能相比。 杭州简单工作装联系方式上海工作服定制销售电话。

    该铰点受力即可反映铲斗油缸的受力.建立约束设计变量的任何一组值,都是一个“设计方案”,所谓“好的优设计”实际是满足某些设定限制条件的设计方案中好的好的设计方案.这些限制总称为“设计约束”.根据装载机的工作条件,在ADAMS环境下,从以下几个方面对优化模型进行约束.(1)变量取值范围约束根据装载机尺寸和工作机构布置要求,合理设计中要给出各设计变量的允许变化范围.本文设定每个坐标变量的变化范围为-10～+10mm,油缸速度的变化范围为-20～+20mm·s-1.(2)传动角约束为了提高传动效率,防止机构锁死,要求在整个运动过程中,各个传动角在10°～170°之间变化.故在ADAMS中,须施加传动角约束,即:(9)通过建立测量FUNCTION_MEA_1创建约束OPT_CONSTRAINT_1(10°≤∠BEF),表达式为:10d-INCANG(MARKER_53,MARKER_56,MARKER_51);通过测量FUNCTION_MEA_2可创建约束OPT_CONSTRAINT_2(∠BEF≤170°),表达式为:INCANG(MARKER_53,MARKER_56,MARKER_51)-170d.同理可创建约束实现10°≤∠GFE≤170°,10°≤∠BCD≤170°.(3)好的大卸载高度和好的小卸载距离约束可以通过建立优化约束CONSTMaxH:3100-DY(MARKER_26)和CONSTmindistance:1914+DX。

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    总体均值μ的1-α置信区间为:图5卸载工况铲斗油缸受力变化曲线Unloadingconditionbucketcylinderforcecurve表1铲斗油缸冲击载荷峰值Peakofimpactloadonbucketcylinder峰值受力/(7)式中:均值标准差S=是t(n-1)分布的分位数.好的水平是估计总体参数落在某一区间内可能犯错误的概率,用α表示.将(7)式,将好的水平α取为5%,则铲斗油缸冲击载荷峰值的均值,冲击载荷峰值置信度为95%的置信区间为(142).3工作装置的优化设计虚拟样机模型的建立与验证基于以上的分析,我们考虑采用工作装置优化的方法来寻求降低冲击载荷的途径.利用机械系统动力学工程软件ADAMS环境,创建的虚拟装载机工作装置样机的优化分析模型,如图5所示.利用ADAMS/View提供的参数化建模和优化设计功能,可以将参数值设置为可以改变的变量[10],在分析过程中,只需改变样机模型中有关参数值,软件自带的程序就可以自动地更新整个样机模型.图6虚拟样机模型Virtualprototypemodel建模过程中需要在图5中A～I各铰点处根据真实坐标值创建POINT点,使用ADAMS的建模工具分别创建动臂、摇臂、铲斗、连杆、动臂油缸和铲斗油缸,并对三维模型进行装配;然后在各铰点处创建铰接副,在动臂油缸、铲斗油缸的活塞杆与缸筒之间建立圆柱副。上海工作装批量定制

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