jccy-2型地下铲运机工作装置的优化

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1、JCCY-2州地+卜．铲运机f‘作装霄的优化3．3．2偏载载荷工况⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯233．4本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．24第4章工作装置的优化设计⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯254．1铲运机工作装置优化设计的一般步骤⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．254．2计算模型的建立⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯264．3数学优化模型的建立⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯274．3．1设计变量⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯

2、⋯⋯⋯．274．3．2目标函数⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．274．3．3约束函数⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．294．3．4数学模型⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．344．4优化方法的选择⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯344．4．1遗传算法简介⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯354．4．2遗传算法的计算步骤⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．354．4．3基于MATLAB遗传算法工具的求解⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．364．5优化结果及分析⋯⋯

3、⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯374．6本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．38第5章工作装置的有限元分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯395．1有限元方法概述⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯395．2ANSYS分析的主要步骤⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．405．3工作装置的有限元分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．405．3．1建立铲斗的有限元模型⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．4l5．3．2有限元模型求解及结果分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯

4、⋯⋯⋯⋯⋯435．4本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．43总结与展望⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．44参考文献⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯45致谢⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯49附录攻读学位期间所发表的学术论文⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．50，、硕卜’≯伊论文摘要随着金属矿山开采规模的彳i断扩大，铲运机的需求量也在4i断扩大。国内铲运机的型号比较陈旧，为了适应现代矿山的发展，需埘

5、以往的铲运机做适当的改进。在铲运机的组成中，工作装置作为铲运机实现铲、装、运、卸的重要机构，其设计的合理与否直接关系整机的工作性能。由此可见，对工作装置的优化研究具有重要的现实意义。本文选用金川集团的JCCY-2型地下铲运机的工作装置作为研究对象，以工作装置的转斗油缸和动臂油缸的输出力最小为优化目标，建立工作装置优化的数学模型。本文的研究思路为：建立工作装胃的三维实体模型，通过运动学分析模拟工作装置的运动工况，同时排除模型中构件问的干涉，并为动力学分析提供各个工况的运动时间；通过动力学分析找出工作装霄的最

6、大受力位置，为优化模型的建立提供理论依据；然后选取参变量，利用遗传算法对数学模型进行优化汁算；最后对铲斗做了一个简要的强度分析。由此可见，本文是由优化前的准备一优化一优化后的完善三个部分组合而成。详述如下：首先，通过Pro／E软件平台建立工作装置的三维实体模型。针对插入、铲装、举升和卸料4个工况，在Mechanism模块中对工作装置进行运动学分析。通过干涉分析排除构件之间的不合理设计，使工作装置运动顺畅，为接下来的工况运动模拟做好准备；通过工况运动的模拟，为动力学分析提供各工况的运动时问；选取两个代表性的

7、铰接点为分析对象，分别绘制位移、速度和加速度曲线，来分析模型的运动是否合理。随后，将三维模型导入动力学分析软件ADAMS中，对工作装置进行了动力学仿真分析。根据铲运机工作装置的实际工作情况，选取两种典型的载荷分布一一集中和偏载进行动力学分析，以便找出工作装置受力最大的位置，为工作装置数学优化模型的建立提供理论依据。其次，建立工作装置正转六杆机构的数学优化模型。以动臂油缸和转斗油缸的输出力最小为研究目标，选用了12个参变量，利用MATLAB软件中的GA工具箱对工作装置进行优化。将优化fji『后的数据进行对照

8、，通过比较得出较优结果。最后，对工作装置中最易磨损的铲斗进行了强度分析。选取铲斗受力最大的铲取工况进行受力分析，利用有限元软件ANSYS分别得出应力、应变和位移云图，分析其受力、位移最大的部位是否满足强度要求。通过计算得知，强度满足要求。关键词：工作装置；仿真；运动学；动力学；遗传算法；有限元分析，弋AbstractW1ththeexpandingofthemetalmining，thedemandofLoad-Haul-Du