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    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；。上海工作服定制图片。宁波清新工作装电话

    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。苏州流行工作装销售厂家上海工作服定制销售电话。

    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。

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。 上海工作服定制工厂。

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。 上海工作服定制电话。常州外贸工作装厂家报价

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    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。宁波清新工作装电话

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