本發(fā)明涉及機械領域，更具體地，設計了一種在滿足工程機械的強度、剛度以及穩(wěn)定性的前提下的挖掘機工作裝置。背景技術：隨著先進制造技術和新材料及其成形技術的迅猛發(fā)展，節(jié)能、減材、環(huán)保已成為當今機械制造業(yè)發(fā)展的目標。拓撲優(yōu)化在挖掘機工作裝置的應用上，國內大量學者進行了大量研究工作。貴州大學的應濤濤以工作裝置中的斗桿為研究對象進行了拓撲優(yōu)化并對優(yōu)化后的模型進行了強度與剛度分析；浙江工業(yè)大學的寧曉斌基于拓撲優(yōu)化的理論并結合靜力學分析相驗證的方式研究出了一種新型的斗桿結構；大連理工大學的張偉改造了挖掘機動臂結構并對其修改后的模型進行了靜力學分析和疲勞壽命分析?，F(xiàn)有的液壓挖掘機輕量化設計的研究很多，不過普遍集中在對局部構件的研究上，忽略了局部構件變化的過程中對整體機構的影響。技術實現(xiàn)要素：本發(fā)明提供了一種優(yōu)化挖掘機工作裝置的方法，并設計了在滿足工程機械的強度、剛度以及穩(wěn)定性的前提下的挖掘機工作裝置。本發(fā)明提供的具體優(yōu)化方法包括：(1)建立挖掘機工作裝置的各個部件并組裝模型；(2)選取多種典型工況；(3)通過軟件ansysworkbench進行各種工況下工作裝置的靜力學分析與模態(tài)分析；。上海工作服定制價格咨詢。泰州好看工作裝電話
我們需要對卸載過程中鏟斗油缸承受的沖擊載荷進行研究.通過測量液壓油缸有桿腔和無桿腔的壓力,并利用油缸和活塞桿的尺寸可以間接計算得到液壓缸的受力大小.其原理如圖3所示,設鏟斗油缸有桿腔壓力為p1,無桿腔壓力為p2,活塞桿直徑為d,油缸內徑為D,則活塞桿的受力大小F為:(6)圖3液壓缸受力間接計算簡圖Cylinderforceindirectcalculationdiagram將壓力傳感器安裝在鏟斗油缸的進油口和回油口來測試裝載機卸載工況下有桿腔和無桿腔的壓力.傳感器安裝現(xiàn)場如圖4所示.圖4振動測試基本原理圖Basicprincipleofvibrationtest振動測試的基本原理見圖4,由加速度傳感器將加速度信號轉換成電信號輸入振動分析設備上,然后由計算機軟件記錄所有的電壓值,完成對各測點數(shù)據(jù)的采集,試驗共進行了5次.通過式(6)計算得到鏟斗油缸在卸載工況下的受力變化,如圖5所示,5次試驗的沖擊載荷峰值如表1所示.基于小樣本方法的區(qū)間估計通過試驗得到的樣本,還需要根據(jù)一定的正確度與精確度的要求,構造出適當?shù)膮^(qū)間,以作為參數(shù)的真值所在范圍的估計.依據(jù)數(shù)理統(tǒng)計的方法[9],假設總體X服從正態(tài)分布N(μ,σ2),x1,x2,…,xN為X的一個小樣本,則在總體方差未知的情況下。泰州好看工作裝電話上海工作服定制廠家。
利用IF函數(shù)和STEP函數(shù)表達式,根據(jù)設計要求確定動臂油缸和鏟斗油缸的運動規(guī)律并施加載荷,使活塞桿實現(xiàn)伸縮,以模擬卸載工況.經(jīng)過仿真分析得到鏟斗油缸沖擊載荷為151140N,位于.工作裝置的優(yōu)化研究參數(shù)化設計點工作裝置的鉸點中B,C,D,E,F,G6個鉸點對連桿鏟斗的受力影響較大,考慮到優(yōu)化的目標為鏟斗油缸的受力變化,利用ADAMS的參數(shù)化功能將這6個關鍵點的橫縱坐標依次參數(shù)化.同時考慮到鏟斗油缸的運動速度對其受力影響較大,故將鏟斗油缸的運動速度也進行參數(shù)化,共生成13個設計變量.好的后根據(jù)裝載機設計要求確定每個設計變量的取值范圍.確定目標函數(shù)設計規(guī)劃中的很多問題都是多目標優(yōu)化問題.多目標優(yōu)化問題的數(shù)學描述由目標函數(shù)、決策變量、約束條件組成.一般多目標優(yōu)化數(shù)學描述如下:(8)式中:x為優(yōu)化變量;f(x)為目標函數(shù)的總體加權值;fi(x)為第i個目標函數(shù);gi(x)為第i個約束函數(shù);u和l分別為優(yōu)化變量取值范圍的好的大值和好的小值;En意為u和l數(shù)值取自實數(shù)空間.本文采用主要目標法,主要目標法是選擇一個目標作為主要目標,將其他目標轉化成約束條件.利用ADAMS的測量功能,將鏟斗油缸與搖臂鉸點處沖擊載荷的值設為優(yōu)化目標,通過對工作裝置的受力分析可知。
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(yōu)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(jù)裝載機的工作條件,在ADAMS環(huán)境下,從以下幾個方面對優(yōu)化模型進行約束.(1)變量取值范圍約束根據(jù)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(chuàng)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(chuàng)建約束OPT_CONSTRAINT_2(∠BEF≤170°),表達式為:INCANG(MARKER_53,MARKER_56,MARKER_51)-170d.同理可創(chuàng)建約束實現(xiàn)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(yōu)化約束CONSTMaxH:3100-DY(MARKER_26)和CONSTmindistance:1914+DX。上海工作服定制銷售電話。
通過主菜單Simulate中的Design-Evaluation選項,彈出優(yōu)化設計對話框,并根據(jù)優(yōu)化要求進行設置,利用序列二次規(guī)劃算法進行多次迭代,優(yōu)化結果如表2所示.圖7給出了優(yōu)化前后鏟斗油缸的受力曲線圖.在曲線圖中橫坐標表示時間變化,縱坐標表示鏟斗油缸的受力變化,實線、虛線分別表示優(yōu)化前后鏟斗油缸的受力曲線.工作裝置的傳動角、卸載距離和卸載高度等均滿足設計要求,同時沖擊載荷峰值與原來相比降低了38%,優(yōu)化效果好的.5結論本文以裝載機工作裝置為主要研究對象,通過構建裝載機工作裝置的力學模型,確定了卸載過程中力的傳遞路徑和機理;然后利用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(shù)化建模,通過試驗驗證與仿真分析相結合的方式,將優(yōu)化目標函數(shù)和約束函數(shù)進行合理規(guī)劃,采用序列二次規(guī)劃算法(SQP)對工作裝置進行了優(yōu)化設計.仿真結果表明:優(yōu)化后的沖擊載荷峰值降低了約38%.圖7卸載沖擊優(yōu)化結果與傳統(tǒng)優(yōu)化方法更注重工作裝置的平移性和自動放平性能相比。 上海工作服定制銷售。泰州好看工作裝電話
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為優(yōu)化前后模型的前六階模態(tài)數(shù)據(jù)表。挖掘機所受到的外部激勵主要源于發(fā)動機，挖掘作業(yè)時發(fā)動機全速運轉所產(chǎn)生的激振頻率遠遠大于其工作裝置的固有頻率，則處于挖掘作業(yè)時往往不會出現(xiàn)共振現(xiàn)象，而處于卸載作業(yè)時發(fā)動機處于怠速狀態(tài)，其發(fā)動機轉速降低產(chǎn)生的激振頻率也隨之降低，故選取好的大卸載工況下的模型進行模態(tài)分析。通過表3中優(yōu)化模型前后模態(tài)分析產(chǎn)生六階模態(tài)數(shù)據(jù)與怠速所產(chǎn)生的激振頻率相對比發(fā)現(xiàn)，優(yōu)化后模型的六階模態(tài)的固有頻率均與怠速所產(chǎn)生的激振頻率相偏離，故優(yōu)化后的模型不會發(fā)生共振情況。表3本領域技術人員應理解，以上實施例好的是示例性實施例，在不背離本申請的精神和范圍的情況下，可以進行多種變化、替換以及改變。 泰州好看工作裝電話
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