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《基于虚拟样机技术的装载机工作装置优化设计》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37卷第3期拖拉机与农用运输车Vol.37No.32010年6月Tractor&FarmTransporterJune,2010基于虚拟样机技术的装载机工作装置优化设计何孔德,方子帆(三峡大学机械与材料学院,湖北宜昌443002)摘要:基于机械系统动力学软件ADAMS环境,创建了装载机工作装置的虚拟样机优化模型。采用先进的OPTDES非线性二次规划计算方法,以装载机工作装置动臂油缸的举升力为目标函数进行了优化设计。提出了一种装载机工作装置优化设计的新方法。通过优化分析使得该工作装置在满足约束的条件下,得到工作装置最优的结构尺寸,且装载机动臂举升油缸的举
2、升力得到最优的结果。关键词:装载机;优化设计;虚拟样机技术;OPTDES中图分类号:TH243;U415.51+4文献标识码:B文章编号:1006-0006(2010)03-0097-03OptimalDesignofWorkingDeviceforLoaderBasedonVirtualPrototypeTechnologyHEKong2de,FANGZi2fan(CollegeofMechanicalandMaterialEngineering,ChinaThreeGorgesUniversity,Yichang443002,China)Abstra
3、ct:TheoptimalmodelofworkingdeviceforloaderwassetupbasedonADAMSsoftware.Takingtheliftingforceofboomcylinderofworkingdeviceastargetfunction,theoptimaldesignwasdonewithadvancedOPTDESnonlinearsequentialquadraticprogrammingalgorithm.Anewmethodwasputforwardforoptimaldesigntoworkingdevi
4、ceofloader.Theoptimaldimensionforworkingdeviceandtheoptimalliftingforceofboomcylindercanbeobtainedbytheoptimalanalysis.Keywords:Loader;Optimaldesign;Virtualprototypetechnology;OPTDES装载机工作装置通过连杆机构实现铲掘、装卸和运输物料,其性能的好坏直接影响装载机的工作效率和作业质量。装载机工作机构设计的核心是连杆系统尺寸的确定。当前,装载机工作装置连杆机构的设计多数采用的是根据
5、统计数据、参考同类型产品用图解试凑法确定连杆机构各构件尺寸和铰接点位置。该法工作繁琐、效率低且不易获得各项指标都较高的设计方案。本文针对以上问题,基于机械系统动力学软件ADAMS环境,对装载机工作装置中各主要构件进行参数化建模,创建了装载机工作图1装载机的工作装置示意图装置的虚拟样机优化模型。采用先进的Fig.1SketchMapofWorkingDeviceforLoaderOPTDES非线性二次规划计算方法,提出了一种装载机工作装置的连杆机构参数优化设计的新方法。通过优化分析使得该工作装置在满足最大卸载高度、最小卸载距离、最大卸料角的条件下,得到工作
6、机构最优的铰接位置及尺寸,且装载机动臂举升油缸的举升力得到最优的结果。1机构分析装载机的工作装置是反转六连杆机构,如图1所示,它由转斗机构和动臂举升机构组成,转斗机构由转斗油缸CD,摇臂CBE,连杆FE,铲斗GF,动臂GBA和机架AD6个构件组成。实际上,它是由两个反转四杆机构GFEB和BCDA所串联而成。当举升动臂时,若假图2装载机的工作装置反转六连杆机构简图Fig.2SketchMapofSix2linkageMechanismforWorkingDeviceofLoader定动臂为固定杆,则可把机架AD视为输入杆,把铲斗GF看成输出2建模和优化杆,
7、由于AD和GF转向相反,所以把此机构称为反转六连杆机构。它包含2个三铰构件和4个两铰构件,由于反转六连杆机构是关于2.1建模[1～2]通过三维建模软件建立装载机工作装置的三维模型如图3所示,装载机左右对称的,所以可以简化为图2所示的平面图形。收稿日期:2009-03-16·97·拖拉机与农用运输车第3期2010年6月(Xk)+ýg(Xk)T利用三维软件的测量功能测量出装载机反转六连杆机构各个铰接点s.t.gjjS≤0的坐标,在ADAMS软件中建立其虚拟样机仿真模型如图4所示。kkThk(X)+ýhk(X)S=0(11)求解上述二次规划子问题,得到搜索方向
8、S,沿搜索方向进行一维搜索,确定步长αk,并按k+1kkX=X+αkS(12)的
