提出了一種基于ADAMS的裝載機正轉八桿機構工作裝置的多目標優(yōu)化與仿真方法.基于虛擬樣機的優(yōu)化設計相對與計算機編程的優(yōu)化設計具有建模簡單、控制容易、可視性強、分析好的、編程量少的優(yōu)點[6],故本文選擇此法對工作裝置進行了優(yōu)化.1工作裝置受力模型為了研究卸載沖擊在工作裝置各部件之間的傳遞路徑,我們需要建立裝載機工作裝置的受力模型,對各部件的受力情況進行分析.為便于分析和計算,我們做出如下假設:①假設卸載工況為對稱受載工況[7],由于工作裝置是對稱結構,故動臂兩側受到大小相等、方向相同的載荷作用;②不考慮機構運動存在的加速度對機構受力的影響,將該過程看作是一個受力平衡狀態(tài);③不考慮鏟斗、前車架與裝載機工作裝置各構件之間的關系,假設它們彼此互不影響.這樣就可以利用工作裝置一側的受力情況來代替整個工作裝置的受力情況.在進行工作裝置各構件受力的計算時,首先以鏟斗為受力分離體,去掉約束以反力代替,然后,根據(jù)構件中的連接順序,依次求出各構件的受力.規(guī)定任何構件中力的符號以拉力為正,壓力為負.此時,工作裝置各構件的受力簡圖如圖2所示.以鏟斗為分離體,根據(jù)平衡原理可列出其靜力學平衡方程式,即:∑MA=0,PBcosα1(l5+l6)+Gl5=PBsinα1l7。 上海工作服定制批發(fā)。南通氣質工作裝聯(lián)系人
G為物料重力;PB為鏟斗與連桿鉸接點的作用力;PAX,PAY為鏟斗與動臂鉸接點的作用力;MA為A點的力矩;α1為PB與豎直方向的夾角;l5為A點與G點的水平距離;l6為B點與G點的水平距離;l7為A點與B點的豎直距離;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點的力矩;α3為PE與豎直方向的夾角;l2為D點與E點的水平距離;l3為C點與D點的水平距離;l4為C點與E點的豎直距離.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象,對降低工作裝置的卸載沖擊具有重要的意義.2試驗研究與數(shù)據(jù)處理鏟斗油缸受力試驗研究根據(jù)以上的分析得知。 鎮(zhèn)江好看工作裝設計上海工作服定制銷售。
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(wěn)定性及結構約束考慮轉斗油缸伸長的穩(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符合油缸設計規(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。
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:均值標準差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)化設計功能,可以將參數(shù)值設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。上海工作服定制電話。
通過主菜單Simulate中的Design-Evaluation選項,彈出優(yōu)化設計對話框,并根據(jù)優(yōu)化要求進行設置,利用序列二次規(guī)劃算法進行多次迭代,優(yōu)化結果如表2所示.圖7給出了優(yōu)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(yōu)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(yōu)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(shù)化建模,通過試驗驗證與仿真分析相結合的方式,將優(yōu)化目標函數(shù)和約束函數(shù)進行合理規(guī)劃,采用序列二次規(guī)劃算法(SQP)對工作裝置進行了優(yōu)化設計.仿真結果表明:優(yōu)化后的沖擊載荷峰值降低了約38%.圖7卸載沖擊優(yōu)化結果與傳統(tǒng)優(yōu)化方法更注重工作裝置的平移性和自動放平性能相比。 上海工作服定制工廠。揚州戶外工作裝平均價格
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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(yōu)化.該研究為工作裝置的疲勞壽命研究和駕駛員的作業(yè)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(yōu)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(yōu)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(yōu)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(yōu)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(yōu)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(yōu)化設計[J].吉林大學學報:工學版,2004,34(4):[J].JournalofJilinUniversity:EngineeringandTechnologyEdition,2004,34。南通氣質工作裝聯(lián)系人
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