地下铲运机工作装置铰接点位置的优化设计.pdf

No．1 第35卷第1期 华北水利水电大学学报(自然科学版) V01．35 JournalofNorthChina ofWaterResourcesandElectric Science Feb．2014 2014年2月 University Power(NaturalEdition) DOI：10．3969／j．issn．1002—5634．2014．01．017 地下铲运机工作装置铰接点位置的优化设计 师素娟，刘儒杰，王利英 (华北水利水电大学，河南郑州450045) 摘要：为解决地下铲运机工作装置传统设计中铰接点位置无法求取最优解的问题，提出了基于动力学仿真软件 ADAMS的最优解求取方法．该方法通过选取目标函数和约束条件，利用计算机强大的数据处理能力进行 高速寻优计算，进而求得铰接点的位置坐标的最优解．优化后工作装置的主要性能得到了明显提高． 关键词：机械设计；铰接点位置；最优解；ADAMS 中图分类号：TV53；TD421 文献标识码：A 地下铲运机工作装置是一个复杂的连杆结构， 刻铲斗斗刃上的一点作为坐标原点O，建立工作装 常采用传统类比法和作图试凑法进行设计，这些方 置参数化模型，如图1所示． 法具有盲目性、局限性等弊端…，工作繁琐、效率低 且不易获得各项指标较高的设计方案旧。，严重制约 了工作装置设计效率和整机性能的提高，已经不能 满足现代地下铲运机工作装置的设计要求． 为解决这些问题，笔者通过建立工作装置优化 设计数学模型，借助动力学仿真软件ADAMS对非 线性方程组进行高速寻优计算，以便快速得到理想 的优化目标，获得给定条件下的工作装置设计的最 佳方案，为地下铲运机工作装置的设计及优化提供 技术支持和方法指导． 1参数化模型的建立 o x x 对地下铲运机工作装置进行优化设计，首先建 注：在保证工况I铲斗壁与地面3。夹角时，OG连线与地 立工作装置的参数化模型．工作装置工况分为4个： 面的夹角￡GOX=70． 工况I为插人工况，工作装置动臂放至铲斗触地，铲 图1 工作装置参数化模型 斗依靠机器的牵引力插入料堆；工况Ⅱ为铲装工况， 铲斗插入料堆后，转斗油缸收缩铲取物料，铲斗翻转 2运动学仿真分析 至斗口近似水平位置；工况Ⅲ为重载运输工况，铲斗 影响工作装置性能的设计参数和指标主要有自 装满物料后，动臂举升至运输位置，移动机器至卸载 动放平、卸载角度、卸载高度、卸载距离等，下面从这 位置；工况Ⅳ为卸载工况，机器到达卸载位置后，动 几个方面进行优化设计． 臂举升至卸载高度，转斗油缸伸长，铲斗翻转，卸载 2．1优化设计问题的提出 物料，卸载干净后，动臂放至运输位置． 传统设计中，通常是在确定最大卸载角度、最大 选取工况I和工况Ⅳ为研究对象，将工况I时 收稿日期：2013—11—20 作者简介：师素娟(1963一)，女，河北石家庄人，副教授，博士，主要从事机械设计及CAD技术方面的研究 刘儒杰(1986一)，男，河南漯河人，硕士研究生，主要从事机械设计及CAD技术方面的研究． 万方数据