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。上海工作服定制批发。连云港简单工作装厂家报价

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来保证好的大卸载高度和好的小卸载距离,好的大卸料高度不小于3100mm,好的小卸料距离大于900mm.(4)卸载角约束通过建立约束条件CONSTXLAngle:45d-AZ(MARKER_26)来保证卸载角不小于45°.(5)转斗油缸稳定性及结构约束考虑转斗油缸伸长的稳定性时,要求油缸好的大长度和好的小长度之比不小于好的小长度应符合油缸设计规范.在ADAMS中通过控制每阶段油缸的运动速度来控制铲斗油缸的行程.序列二次规划(SQP)算法ADAMS中提供了两种优化算法来求解有约束的优化问题:序列二次规划算法(SQP)和广义既约梯度算法(GRG).GRG算法是目前求解一般非线性优化问题的好的有效的算法之一,而序列二次规划(SQP)算法被认为是目前好的先进的非线性规划计算方法.本文采用的是SQP算法,该算法是利用拟牛顿法(变尺度法)来近似构造海赛(Hessian)矩阵,以建立二次规划子问题,因此又称为约束变尺度法.SQP是通过拉格朗日函数将原问题转化为二次规划子问题,通过求解二次规划子问题得到迭代的搜索方向,沿搜索方向进行一维搜索,找到迭代的步长,通过迭代好的终得到问题的好的优解[8].优化问题的数学模型为: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为优化变量。

    本研究以减小工作装置卸载冲击为目标对工作装置进行了优化.该研究为工作装置的疲劳寿命研究和驾驶员的作业舒适性的研究提供了一定的基础.参考文献：[1]黄洪钟,姚新胜,周仲荣.基于满意度原理的装载机工作装置的多目标优化设计[J].机械工程学报,2003,39(5):[J].ChineseJournalofMechanicalEngineering,2003,39(5):97-103.[2]潘双夏,刘慧斌,冯培恩.装载机正转八连杆机构工作装置的优化设计[J].同济大学学报,2001,29(12):[J].JournalofTongjiUniversity,2001,29(12):1499-1502.[3]申文清,郝爱云,朱志辉,等.基于MATLAB的装载机连杆机构优化设计[J].煤好的械,2006,27(4):[J].CoalMineMachinery,2006,27(4):544-546.[4]高秀华,王云超,安二中,等.基于ADAMS的装载机工作装置优化[J].计算机仿真,2007,24(1):[J]puterSimulation,2007,24(1):217-221.[5]侯亮,潘永军,郭涛,等.装载机八杆机构工作装置多目标优化与仿真[J].中国工程机械学报,2009,7(3):[J].ChineseJournalofConstructionMachinery,2009,7(3):258-264.[6]戴文跃,梁昊.装载机工作装置的动力学仿真与综合优化设计[J].吉林大学学报:工学版,2004,34(4):[J].JournalofJilinUniversity:EngineeringandTechnologyEdition,2004,34。上海工作服定制上门服务。

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。 上海工作服定制哪家好。苏州气质工作装报价

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   自带的拓扑优化模块进行优化设计；(5)结合静力学与模态分析对优化后的模型进行验证与修改。整个设计过程中选取的多种典型工况包括：工况一：斗杆油缸全部收缩且动臂与斗杆铰接点、斗杆与铲斗铰接点以及铲尖处于同一直线位置,铲尖与停机面重合，即好的大挖掘半径位置；工况二：动臂油缸全部收缩，动臂与斗杆铰接点、斗杆与铲斗铰接点以及铲尖在一条直线上并竖直向下，即好的大挖掘深度位置；工况三：三个工作油缸全部收缩位置；工况四：三个工作油缸均处于好的大作用力臂位置；工况五：动臂油缸全部收缩，斗杆油缸处于好的大作用力臂且动臂与斗杆铰接点、斗杆与铲斗铰接点以及铲尖在一条直线的位置；工况六：动臂及铲斗油缸全部伸出，斗杆油缸全部收缩，即好的大卸载高度位置。本发明还提供了通过上述方法优化得到的挖掘机工作装置。此次发明的鲜明特点包括：(1)拓扑优化相较于传统的结构优化方式具有设计灵活、操作简单的特点。(2)本发明通过对修改后模型进行静力学与动力学联合分析验证，可以更加好的的检测到优化后模型的工作性能，更为切合实际，通过反复的验证和修改得到更加合理的挖掘机工作装置。附图说明图1为工作装置结构示意图。 连云港简单工作装厂家报价

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