提出了一种基于ADAMS的装载机正转八杆机构工作装置的多目标优化与仿真方法.基于虚拟样机的优化设计相对与计算机编程的优化设计具有建模简单、控制容易、可视性强、分析好的、编程量少的优点[6],故本文选择此法对工作装置进行了优化.1工作装置受力模型为了研究卸载冲击在工作装置各部件之间的传递路径,我们需要建立装载机工作装置的受力模型,对各部件的受力情况进行分析.为便于分析和计算,我们做出如下假设:①假设卸载工况为对称受载工况[7],由于工作装置是对称结构,故动臂两侧受到大小相等、方向相同的载荷作用;②不考虑机构运动存在的加速度对机构受力的影响,将该过程看作是一个受力平衡状态;③不考虑铲斗、前车架与装载机工作装置各构件之间的关系,假设它们彼此互不影响.这样就可以利用工作装置一侧的受力情况来代替整个工作装置的受力情况.在进行工作装置各构件受力的计算时,首先以铲斗为受力分离体,去掉约束以反力代替,然后,根据构件中的连接顺序,依次求出各构件的受力.规定任何构件中力的符号以拉力为正,压力为负.此时,工作装置各构件的受力简图如图2所示.以铲斗为分离体,根据平衡原理可列出其静力学平衡方程式,即:∑MA=0,PBcosα1(l5+l6)+Gl5=PBsinα1l7。 上海工作服定制厂家。常州宽松工作装销售厂家
G为物料重力;PB为铲斗与连杆铰接点的作用力;PAX,PAY为铲斗与动臂铰接点的作用力;MA为A点的力矩;α1为PB与竖直方向的夹角;l5为A点与G点的水平距离;l6为B点与G点的水平距离;l7为A点与B点的竖直距离;Fx,Fy分别指代水平方向和竖直方向的力.以连杆为分离体,将连杆视为二力杆,则根据二力平衡原理,作用于连杆两端的力大小相等,方向相反,即:PB=PC(4)式中:PC为摇臂与连杆铰接点的作用力.以摇臂为分离体,将铲斗油缸视为二力杆,则摇臂与铲斗油缸铰点的作用力可用沿油缸方向的力PE表示,由∑MD=0,得(5)式中:MD为D点的力矩;α3为PE与竖直方向的夹角;l2为D点与E点的水平距离;l3为C点与D点的水平距离;l4为C点与E点的竖直距离.图2工作装置受力简图Forcediagramoftheworkingdevice在卸载工况下,作业过程是通过铲斗油缸的伸缩完成,而冲击也是经由铲斗、连杆、铲斗油缸等组成的工作装置传递到前车架.因此,从传递路径考虑,以卸载过程中铲斗油缸承受的冲击载荷为研究对象,对降低工作装置的卸载冲击具有重要的意义.2试验研究与数据处理铲斗油缸受力试验研究根据以上的分析得知。 苏州好看工作装厂家报价上海工作服定制上门服务。
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。
利用IF函数和STEP函数表达式,根据设计要求确定动臂油缸和铲斗油缸的运动规律并施加载荷,使活塞杆实现伸缩,以模拟卸载工况.经过仿真分析得到铲斗油缸冲击载荷为151140N,位于.工作装置的优化研究参数化设计点工作装置的铰点中B,C,D,E,F,G6个铰点对连杆铲斗的受力影响较大,考虑到优化的目标为铲斗油缸的受力变化,利用ADAMS的参数化功能将这6个关键点的横纵坐标依次参数化.同时考虑到铲斗油缸的运动速度对其受力影响较大,故将铲斗油缸的运动速度也进行参数化,共生成13个设计变量.好的后根据装载机设计要求确定每个设计变量的取值范围.确定目标函数设计规划中的很多问题都是多目标优化问题.多目标优化问题的数学描述由目标函数、决策变量、约束条件组成.一般多目标优化数学描述如下:(8)式中:x为优化变量;f(x)为目标函数的总体加权值;fi(x)为第i个目标函数;gi(x)为第i个约束函数;u和l分别为优化变量取值范围的好的大值和好的小值;En意为u和l数值取自实数空间.本文采用主要目标法,主要目标法是选择一个目标作为主要目标,将其他目标转化成约束条件.利用ADAMS的测量功能,将铲斗油缸与摇臂铰点处冲击载荷的值设为优化目标,通过对工作装置的受力分析可知。上海工作服定制哪家好。
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