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《长臂架混凝土泵车油缸连杆系统布局优化_张艳伟》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第8卷第1期中国工程机械学报Ｖｏｌ.8Ｎｏ.12010年3月ＣＨＩＮＥＳＥＪＯＵＲＮＡＬＯＦＣＯＮＳＴＲＵＣＴＩＯＮＭＡＣＨＩＮＥＲＹＭａｒ.2010长臂架混凝土泵车油缸连杆系统布局优化12张艳伟,石来德(1.武汉理工大学物流工程学院,湖北武汉430063;2.同济大学机械工程学院,上海200092)摘要:根据混凝土泵车的实际工作情况给出了各节臂架最危险工况下理论受力值的计算方法,应用浮点数编码的改进型遗传算法对混凝土泵车臂架系统的油缸连杆机构进行优化布局.经仿真模型检验,得到满足系统运行特性,且各节油缸的长度及推力均有明显减小的优化布局方案,为长臂
2、架混凝土泵车臂架系统的智能设计提供了理论依据.关键词:混凝土泵车;优化设计;系统仿真;遗传算法中图分类号:ＴＵ646文献标识码:Ａ文章编号:1672-5581(2010)01-0041-05Ｌａｙｏｕｔｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｏｎｃｙｌｉｎｄｅｒ-ｒｏｄｓｙｓｔｅｍｆｏｒｌｏｎｇ-ｂｏｏｍｃｏｎｃｒｅｔｅｐｕｍｐｖｅｈｉｃｌｅｓ12ＺＨＡＮＧＹａｎ-ｗｅｉ,ＳＨＩＬａｉ-ｄｅ(1.ＳｃｈｏｏｌｏｆＬｏｇｉｓｔｉｃｓＥｎｇｉｅｅｒｉｎｇ,ＷｕｈａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ,Ｗｕｈａｎ430063,Ｃｈｉｎａ;2.ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＭ
3、ｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ,ＴｏｎｇｊｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ,Ｓｈａｎｇｈａｉ200092,Ｃｈｉｎａ)Ａｂｓｔｒａｃｔ:Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅａｃｔｕａｌｏｐｅｒａｔｉｏｎｓｏｆｃｏｎｃｒｅｔｅ-ｐｕｍｐｖｅｈｉｃｌｅｓ,ｔｈｅｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｆｏｒｔｈｅｏ-ｒｅｔｉｃａｌｌｏａｄｉｎｇｖａｌｕｅｓｉｓｐｒｏｐｏｓｅｄｕｎｄｅｒｔｈｅｍｏｓｔｄａｎｇｅｒｏｕｓｗｏｒｋｉｎｇｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｏｎｄｉｖｅｒｓｅｂｏｏｍｓ.Ｔｈｅｎ,ｔｈｅｌａｙｏｕｔｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｏｎｔｈｅｃｙｌｉｎｄｅｒ-ｒｏｄｍｅｃｈａｎ
4、ｉｓｍｏｆｂｏｏｍｓｙｓｔｅｍｉｓｄｅｖｅｌｏｐｅｄｕｓｉｎｇｔｈｅｉｍｐｒｏｖｅｄｇｅｎｅｔｉｃａｌｇｏｒｉｔｈｍ,ｖｉｚ.,ｅｎｃｏｄｅｄｂｙｆｌｏａｔｉｎｇｐｏｉｎｔｎｕｍｂｅｒ.Ｔｈｒｏｕｇｈｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｍｏｄｅｌｖａｌｉｄａ-ｔｉｏｎ,ｔｈｅｏｐｔｉｍｉｚｅｄｌａｙｏｕｔｏｐｔｉｏｎｓａｒｅｏｂｔａｉｎｅｄｗｉｔｈｏｐｅｒａｔｉｏｎａｌｐｒｏｐｅｒｔｙｓａｔｉｓｆａｃｔｉｏｎａｎｄｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｒｅ-ｄｕｃｔｉｏｎｏｆｖａｒｉｏｕｓｃｙｌｉｎｄｅｒｌｅｎｇｔｈｓａｎｄｐｒｅｓｓｕｒｅｓ.Ｆｉｎａｌｌｙ,ｔｈｉｓａｐｐｒｏａｃ
5、ｈｐａｖｅｓａｖｅｎｕｅｆｏｒｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔｄｅｓｉｇｎｏｎｂｏｏｍｓｙｓｔｅｍｓｏｆｃｏｎｃｒｅｔｅ-ｐｕｍｐｖｅｈｉｃｌｅｓ.Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:ｃｏｎｃｒｅｔｅ-ｐｕｍｐｖｅｈｉｃｌｅ;ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｄｅｓｉｇｎ;ｓｙｓｔｅｍｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ;ｇｅｎｅｔｉｃａｌｇｏｒｉｔｈｍ混凝土泵车是输送混凝土的专用机械.如图1所示,混凝土输送管沿臂架方向固定在各节臂架上,各节臂架的输送管通过回转接头和相邻臂架的输送管相连,借助臂架系统的伸展和回转可以将混凝土沿管道连续输送到浇注现场.混凝土泵车在工作过程中,臂架姿态多(如图2),工况复杂
6、,结构设计要求轻量化,使得结构布局设计难度大.对混凝土泵车臂架系统特别是长臂混凝土泵车臂架系统进行全面研究,具有重要的工程意义和应用价值.[1～9]目前国内的学者对混凝土泵车的研究主要有:臂架多体动力学模型、臂架系统的动态特性、结构疲劳寿命和可靠性分析、臂架系统浇筑过程的轨迹规划问题等.各项研究为混凝土泵车的设计、制造、施工过程的自动化和机器人化提供了理论参考.今后对混凝土泵车的研究将集中在结构轻巧化、施工自动化、工作范围宽广化等方面.本文以42ｍ四节Ｒ型混凝土泵车为研究对象,建立了臂架系统油缸连杆机构的优化数学模型,通过仿真,全面系统地研究了油缸连
7、杆机构的优化约束条件.对一种自适应概率搜索算法———遗传算法进行了改进,引入了倒位算子,将变异和倒位两种操作混合成“扰动”操作作用于染色体,基金项目:上海海事大学工程重点学科开放基金资助项目作者简介:张艳伟(1977-),女,副教授,工学博士.Ｅ-ｍａｉｌ:ｚｙｗｔｇ@ｓｉｎａ.ｃｏｍ42中国工程机械学报第8卷以增加群体的多样性.针对遗传算法局部搜索能力较差的缺点,在保存最优个体的前提下,采用转盘式选择策略和锦标赛选择策略隔代交替使用,形成混合选择算子,适当减小选择压力,有利于全局搜索.将改进后的遗传算法应用到混凝土泵车臂架油缸连杆系统的优化布局设计
8、中,取得了良好的效果.图1混凝土泵车臂架系统图2混凝土泵车臂架姿态和工作范围Ｆｉｇ.1Ｂｏｏｍｓｙｓｔｅｍｏ
