基于matlab的挖掘机工作装置优化设计及动态仿真的研究

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1、同济大学职教学院硕士学位论文基于MATLAB的挖掘机工作装置优化设计及动态仿真的研究姓名：胡蓉申请学位级别：硕士专业：机械制造及其自动化指导教师：李兴华20060301基于MATLAB的挖掘机工作装置优化设计及动态仿真的研究·摘要摘要本课题是基于MATLAB的挖掘机工作装置的优化及动态仿真的研究，单斗液压挖掘机的工作装置由动臂机构、斗杆机构和铲斗机构组成，是一个多自由度、多杆件的复杂机构，本文首先对工作装置进行了详细的运动分析，建立了斗齿尖的坐标方程，确定了挖掘机的整机作业范围。分别建立了铲斗挖掘工况的第一个分目标函数；斗杆挖掘工况的第二个分目标函数

2、以及动臂最大举伸力的第三个分目标函，采用加权因子组合法对三个多目标问题进行规划，构造了新的评价函数。确定了动臂机构、斗杆机构和铲斗机构独立的设计变量。对动臂机构、斗杆机构和铲斗机构的几何形状和结构特点进行分析，建立了满足机构几何条件和结构特点的59个约束函数。采用先进的计算机软件MATLAB来解决挖掘机的工作装置优化问题，·MATLAB的优化工具箱含有各种可以直接调用的优化算法函数，其中Fmincon函数可以解决多目标、含有等式约束和不等式约束的优化问题，对挖掘机的工作装置采用MATLAB的程序语言进行编程，通过计算机计算，最终得到满意的优化结果。采

3、用了M棚AB／Simulink对优化结果进行动态仿真，得到了动臂机构、斗杆机构和铲斗机构中各杆件的角速度、转角与时间变化的函数关系式，运用了MATLAB的绘图语言进行编程，得到了挖掘机的挖掘包络图，为进一步深入研究挖掘机的精确运动奠定了基础。【关键词】优化设计MATI．AB优化工具箱动态仿真模型AbstractThedissertationiSbasedontheresearchofoptimizationanddynamicsimulationon黟aboperatingmechanismwithMATLAB．Theoperatingmechani

4、smofsingle·buckethydraulic伊abisacomplicatedmulti·degreeoffreedomandmultilinkonewhichconsistsofarm，bucketlinkageandbucket．Firstly,thecoordinateequationofbuckettoothisbuiltandtheoperatingrangeofthegrabisconfLrmedinthedissertationwiththehelpofparticularanalysisonmovementofoperatin

5、gmechanism．Thefirstobjectivefunctioninbucketoperatingcondition，thesecondobjectivefunctioninbucket—linkageoperatingconditionandthethirdobjectivefunctionofthemaximumraisingforceoftheannareallbuiltandthenconstructedtoanewestimatefunctionwithweightmultipliercombiningmethod．Secondly

6、,theindependentdesignvariantofthe锄，thebucket·linkageandthebucketaremade．Withtheanalysisonthegeometricshapeandthestructuralcharacteristicofthealln，thebucket·linkageandthebucket,58constraintfunctionswhichmeetthegeometricconditionandthestructuralcharacteristicareestablished．Theadv

7、ancedcomputersoftwareofMATLABisusedtosolvetheoptimizationproblemofgraboperatingmechanisminthedissertation．TheMATLABoptimizationtoolboxincludesdifferentkindsofoptimizationalgorithmfunctionwhichcanbeuseddirectlyandamongwhichtheFminconfunctioncansolvetheoptimizationproblemwithmult

8、iobjective，equationandinequationconstraint．Goodoptimiz