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。上海工作服定制供应商。温州户外工作装销售价格

    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。南通户外工作装批量定制上海工作服定制厂家。

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    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。上海工作服定制批发。

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    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。温州户外工作装销售价格

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