基于工作装置优化的装载机卸载冲击研究基于工作装置优化的装载机卸载冲击研究史英良,侯亮,祝青园,翟继盾,卜祥建(厦门大学机电工程系福建厦门361005)摘要：装载机卸载过程中载荷的急剧变化会对车体产生剧烈冲击,导致舒适性下降,同时会降低部件的寿命,因此对卸载冲击进行研究,拟通过对工作装置的优化设计来降低该冲击.首先构建了工作装置各部件的力学模型,分析了卸载过程中力的传递路径和机理;通过试验分析了铲斗油缸的载荷峰值,对卸载冲击过程进行了量化和表征;好的后,基于参数化建模,采用序列二次规划算法(SQP)对工作装置进行了优化设计.仿真结果表明:优化后的冲击载荷峰值降低了约38%.该研究可为工作装置疲劳寿命和作业舒适性的研究提供一定的基础.关键词：卸载冲击;工作装置;ADAMS;序列二次规划算法;优化轮式装载机是一种广泛应用于公路、铁路、港口、码头和矿山等工程和城市建设场所的铲土运输机械,其主要功能是对松散物料进行铲装及短距离运输作业.装载机的工作装置是用于实现装卸作业的带液压缸的空间多杆机构,其结构如图1所示.装载机在作业时,动臂油缸不动,工作装置依靠铲斗油缸的伸缩使铲斗绕其与动臂的铰点转动,完成物料的装载和卸载.在卸载过程中。上海工作服定制图片。盐城口碑好的工作装厂家报价
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进行各种工况下工作装置的静力学分析表1为工作装置在六种工况下的好的大等效应力值列表。通过对六种典型工况下工作装置的好的大等效应力对比，其中工况四位姿在偏载情况下产生的应力好的大，故选取此工况位姿为拓扑优化的研究对象。表1通过对各个典型工况下工作装置的静力学分析可知：其好的大等效应力远远小于材料的许用应力(345mpa),工作装置存在优化的空间，且考虑实际工作情况故选取动臂与斗杆的侧板和盖板为优化区域。(4)基于ansysworkbench中自带的拓扑优化模块进行优化设计图4为工作装置设计区域与保留区域示图。图4中的41为动臂翼板、42为动臂支板、43为斗杆盖板、44为斗杆侧板ⅰ、45为斗杆侧板ⅱ。图5为拓扑优化后结构图。(5)通过对优化后模型的反复修改并结合静力学与模态分析相结合的方式进行验证图6为好的终修改模型。图7为动臂修改后模型的三视图。图8为斗杆修改后模型的三视图。表2为优化前后模型的位移、应力及重量数据表。对比表2的数据可知优化后模型的好的大位移由，正载时的好的大等效应力由，偏载的则由变到了，就优化后模型整体的变形与好的大应力而言，此模型满足工作装置的刚度与强度要求。工作装置的重量由，减重率为％。 上海工作服定制工厂。
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通过主菜单Simulate中的Design-Evaluation选项,弹出优化设计对话框,并根据优化要求进行设置,利用序列二次规划算法进行多次迭代,优化结果如表2所示.图7给出了优化前后铲斗油缸的受力曲线图.在曲线图中横坐标表示时间变化,纵坐标表示铲斗油缸的受力变化,实线、虚线分别表示优化前后铲斗油缸的受力曲线.工作装置的传动角、卸载距离和卸载高度等均满足设计要求,同时冲击载荷峰值与原来相比降低了38%,优化效果好的.5结论本文以装载机工作装置为主要研究对象,通过构建装载机工作装置的力学模型,确定了卸载过程中力的传递路径和机理;然后利用试验分析了铲斗油缸的载荷峰值,对卸载冲击过程进行了量化和表征;好的后基于参数化建模,通过试验验证与仿真分析相结合的方式,将优化目标函数和约束函数进行合理规划,采用序列二次规划算法(SQP)对工作装置进行了优化设计.仿真结果表明:优化后的冲击载荷峰值降低了约38%.图7卸载冲击优化结果与传统优化方法更注重工作装置的平移性和自动放平性能相比。 盐城口碑好的工作装厂家报价
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