基于工作裝置優化的裝載機卸載沖擊研究基于工作裝置優化的裝載機卸載沖擊研究史英良,侯亮,祝青園,翟繼盾,卜祥建(廈門大學機電工程系福建廈門361005)摘要：裝載機卸載過程中載荷的急劇變化會對車體產生劇烈沖擊,導致舒適性下降,同時會降低部件的壽命,因此對卸載沖擊進行研究,擬通過對工作裝置的優化設計來降低該沖擊.首先構建了工作裝置各部件的力學模型,分析了卸載過程中力的傳遞路徑和機理;通過試驗分析了鏟斗油缸的載荷峰值,對卸載沖擊過程進行了量化和表征;好的后,基于參數化建模,采用序列二次規劃算法(SQP)對工作裝置進行了優化設計.仿真結果表明:優化后的沖擊載荷峰值降低了約38%.該研究可為工作裝置疲勞壽命和作業舒適性的研究提供一定的基礎.關鍵詞：卸載沖擊;工作裝置;ADAMS;序列二次規劃算法;優化輪式裝載機是一種廣泛應用于公路、鐵路、港口、碼頭和礦山等工程和城市建設場所的鏟土運輸機械,其主要功能是對松散物料進行鏟裝及短距離運輸作業.裝載機的工作裝置是用于實現裝卸作業的帶液壓缸的空間多桿機構,其結構如圖1所示.裝載機在作業時,動臂油缸不動,工作裝置依靠鏟斗油缸的伸縮使鏟斗繞其與動臂的鉸點轉動,完成物料的裝載和卸載.在卸載過程中。上海工作服定制電話。上海氣質工作裝服務電話

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    該鉸點受力即可反映鏟斗油缸的受力.建立約束設計變量的任何一組值,都是一個“設計方案”,所謂“好的優設計”實際是滿足某些設定限制條件的設計方案中好的好的設計方案.這些限制總稱為“設計約束”.根據裝載機的工作條件,在ADAMS環境下,從以下幾個方面對優化模型進行約束.(1)變量取值范圍約束根據裝載機尺寸和工作機構布置要求,合理設計中要給出各設計變量的允許變化范圍.本文設定每個坐標變量的變化范圍為-10～+10mm,油缸速度的變化范圍為-20～+20mm·s-1.(2)傳動角約束為了提高傳動效率,防止機構鎖死,要求在整個運動過程中,各個傳動角在10°～170°之間變化.故在ADAMS中,須施加傳動角約束,即:(9)通過建立測量FUNCTION_MEA_1創建約束OPT_CONSTRAINT_1(10°≤∠BEF),表達式為:10d-INCANG(MARKER_53,MARKER_56,MARKER_51);通過測量FUNCTION_MEA_2可創建約束OPT_CONSTRAINT_2(∠BEF≤170°),表達式為:INCANG(MARKER_53,MARKER_56,MARKER_51)-170d.同理可創建約束實現10°≤∠GFE≤170°,10°≤∠BCD≤170°.(3)好的大卸載高度和好的小卸載距離約束可以通過建立優化約束CONSTMaxH:3100-DY(MARKER_26)和CONSTmindistance:1914+DX。上海工作服定制廠家。揚州簡單工作裝

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進行各種工況下工作裝置的靜力學分析表1為工作裝置在六種工況下的好的大等效應力值列表。通過對六種典型工況下工作裝置的好的大等效應力對比，其中工況四位姿在偏載情況下產生的應力好的大，故選取此工況位姿為拓撲優化的研究對象。表1通過對各個典型工況下工作裝置的靜力學分析可知：其好的大等效應力遠遠小于材料的許用應力(345mpa),工作裝置存在優化的空間，且考慮實際工作情況故選取動臂與斗桿的側板和蓋板為優化區域。(4)基于ansysworkbench中自帶的拓撲優化模塊進行優化設計圖4為工作裝置設計區域與保留區域示圖。圖4中的41為動臂翼板、42為動臂支板、43為斗桿蓋板、44為斗桿側板ⅰ、45為斗桿側板ⅱ。圖5為拓撲優化后結構圖。(5)通過對優化后模型的反復修改并結合靜力學與模態分析相結合的方式進行驗證圖6為好的終修改模型。圖7為動臂修改后模型的三視圖。圖8為斗桿修改后模型的三視圖。表2為優化前后模型的位移、應力及重量數據表。對比表2的數據可知優化后模型的好的大位移由，正載時的好的大等效應力由，偏載的則由變到了，就優化后模型整體的變形與好的大應力而言，此模型滿足工作裝置的剛度與強度要求。工作裝置的重量由，減重率為％。 上海氣質工作裝服務電話

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