本发明涉及机械领域，更具体地，设计了一种在满足工程机械的强度、刚度以及稳定性的前提下的挖掘机工作装置。背景技术：随着先进制造技术和新材料及其成形技术的迅猛发展，节能、减材、环保已成为当今机械制造业发展的目标。拓扑优化在挖掘机工作装置的应用上，国内大量学者进行了大量研究工作。贵州大学的应涛涛以工作装置中的斗杆为研究对象进行了拓扑优化并对优化后的模型进行了强度与刚度分析；浙江工业大学的宁晓斌基于拓扑优化的理论并结合静力学分析相验证的方式研究出了一种新型的斗杆结构；大连理工大学的张伟改造了挖掘机动臂结构并对其修改后的模型进行了静力学分析和疲劳寿命分析。现有的液压挖掘机轻量化设计的研究很多，不过普遍集中在对局部构件的研究上，忽略了局部构件变化的过程中对整体机构的影响。技术实现要素：本发明提供了一种优化挖掘机工作装置的方法，并设计了在满足工程机械的强度、刚度以及稳定性的前提下的挖掘机工作装置。本发明提供的具体优化方法包括：(1)建立挖掘机工作装置的各个部件并组装模型；(2)选取多种典型工况；(3)通过软件ansysworkbench进行各种工况下工作装置的静力学分析与模态分析；。上海工作服定制价格咨询。泰州好看工作装电话

    我们需要对卸载过程中铲斗油缸承受的冲击载荷进行研究.通过测量液压油缸有杆腔和无杆腔的压力,并利用油缸和活塞杆的尺寸可以间接计算得到液压缸的受力大小.其原理如图3所示,设铲斗油缸有杆腔压力为p1,无杆腔压力为p2,活塞杆直径为d,油缸内径为D,则活塞杆的受力大小F为:(6)图3液压缸受力间接计算简图Cylinderforceindirectcalculationdiagram将压力传感器安装在铲斗油缸的进油口和回油口来测试装载机卸载工况下有杆腔和无杆腔的压力.传感器安装现场如图4所示.图4振动测试基本原理图Basicprincipleofvibrationtest振动测试的基本原理见图4,由加速度传感器将加速度信号转换成电信号输入振动分析设备上,然后由计算机软件记录所有的电压值,完成对各测点数据的采集,试验共进行了5次.通过式(6)计算得到铲斗油缸在卸载工况下的受力变化,如图5所示,5次试验的冲击载荷峰值如表1所示.基于小样本方法的区间估计通过试验得到的样本,还需要根据一定的正确度与精确度的要求,构造出适当的区间,以作为参数的真值所在范围的估计.依据数理统计的方法[9],假设总体X服从正态分布N(μ,σ2),x1,x2,…,xN为X的一个小样本,则在总体方差未知的情况下。泰州好看工作装电话上海工作服定制厂家。

    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。

    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。上海工作服定制销售电话。

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。 上海工作服定制销售。泰州好看工作装电话

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为优化前后模型的前六阶模态数据表。挖掘机所受到的外部激励主要源于发动机，挖掘作业时发动机全速运转所产生的激振频率远远大于其工作装置的固有频率，则处于挖掘作业时往往不会出现共振现象，而处于卸载作业时发动机处于怠速状态，其发动机转速降低产生的激振频率也随之降低，故选取好的大卸载工况下的模型进行模态分析。通过表3中优化模型前后模态分析产生六阶模态数据与怠速所产生的激振频率相对比发现，优化后模型的六阶模态的固有频率均与怠速所产生的激振频率相偏离，故优化后的模型不会发生共振情况。表3本领域技术人员应理解，以上实施例好的是示例性实施例，在不背离本申请的精神和范围的情况下，可以进行多种变化、替换以及改变。 泰州好看工作装电话

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