基于遗传算法的餐厨车提桶机构优化设计

发布时间：2019-10-23 10:35

【摘要】：以某公司研发的餐厨车提桶机构为研究目标,利用多体动力学软件ADAMS建立了餐厨车提桶机构的机械与液压一体化的虚拟样机模型。参数化了提桶机构中4个几何设计点坐标,利用优化软件i SIGHT中封装的多岛遗传算法,以提桶机构液压缸最大驱动力最小为优化设计目标,对机构中各铰接点位置进行了优化计算。通过对原始设计数据和优化后结果的比较,优化后提桶机构在工作过程中所需的液压油缸最大驱动力比优化前降低了8.51%,提升臂对拉杆的最大提升力比优化前降低了5.98%,对提桶机构的设计研发具有一定的参考意义。
【图文】：

铰接，每个滑块连杆与对应的两个滑块分别进行铰接，滑块在滑轨的内侧与滑轨接触且沿滑轨上下滑动。提桶机构工作的基本原理为:液压油泵将液压油泵入液压油缸使活塞杆被推出油缸，利用提升臂与活塞杆之间的铰接带动提升臂转动，提升臂铰接拉杆运动，使垃圾桶被拉动沿滑轨上下滑动。因轨道有竖直轨道和圆弧轨道，当上面的滑块滑到上面圆弧轨道上边缘时，被轨道挡住停止滑动，此时拉杆将继续拉动垃圾桶以支架与上下滑块的连杆铰接点为轴转动，，使垃圾桶最后将垃圾倒掉，垃圾倾倒后反方向退回原位。图1餐厨车整车结构示意图图2餐厨车提桶机构示意图1.2提桶机构虚拟样机建模图3餐厨车提桶机构虚拟样机模型为保证模型有足够的尺寸精度和装配精度，且提桶机构结构相对复杂。利用三维实体建模软件SolidWorks建立提桶机构的三维模型，将建好的三维模型导入到ADAMS/View环境中对模型添加约束、载荷等。通过软件中的液压模块ADAMS/Hydraulics建立液压系统模型，将液压缸的参数关联设置使液压系统和机械系统集成，完成提桶机构虚拟样机建模［2］，具体模型如图3所示。模型各铰接构件间的约束均定义为平面转动副;各滑动构件间的约束定义为平面移动副;垃圾桶支架下端的滚轮与副滑轨之间的约束定义为碰撞接触力，有法向碰撞接触力和切向摩擦力两种。对于法向的碰撞接触力，通过非线性弹簧－阻尼模型处理。在等效非线性弹簧－阻尼模型中，法向接触力为［3］Fn=Fs+Fd=Kδe+C(δ)δ·式中，Fs为弹簧力;Fd为阻尼力;K为接触刚度;δ为法向穿透深度;δ·为法向相对速度;C(δ)为δ的阻尼因子;e为大于等于1的幂指数。液压系统建模过程中，对提桶机构复杂的液压油路进行了简化，通过液压泵、换?

，每个滑块连杆与对应的两个滑块分别进行铰接，滑块在滑轨的内侧与滑轨接触且沿滑轨上下滑动。提桶机构工作的基本原理为:液压油泵将液压油泵入液压油缸使活塞杆被推出油缸，利用提升臂与活塞杆之间的铰接带动提升臂转动，提升臂铰接拉杆运动，使垃圾桶被拉动沿滑轨上下滑动。因轨道有竖直轨道和圆弧轨道，当上面的滑块滑到上面圆弧轨道上边缘时，被轨道挡住停止滑动，此时拉杆将继续拉动垃圾桶以支架与上下滑块的连杆铰接点为轴转动，使垃圾桶最后将垃圾倒掉，垃圾倾倒后反方向退回原位。图1餐厨车整车结构示意图图2餐厨车提桶机构示意图1.2提桶机构虚拟样机建模图3餐厨车提桶机构虚拟样机模型为保证模型有足够的尺寸精度和装配精度，且提桶机构结构相对复杂。利用三维实体建模软件SolidWorks建立提桶机构的三维模型，将建好的三维模型导入到ADAMS/View环境中对模型添加约束、载荷等。通过软件中的液压模块ADAMS/Hydraulics建立液压系统模型，将液压缸的参数关联设置使液压系统和机械系统集成，完成提桶机构虚拟样机建模［2］，具体模型如图3所示。模型各铰接构件间的约束均定义为平面转动副;各滑动构件间的约束定义为平面移动副;垃圾桶支架下端的滚轮与副滑轨之间的约束定义为碰撞接触力，有法向碰撞接触力和切向摩擦力两种。对于法向的碰撞接触力，通过非线性弹簧－阻尼模型处理。在等效非线性弹簧－阻尼模型中，法向接触力为［3］Fn=Fs+Fd=Kδe+C(δ)δ·式中，Fs为弹簧力;Fd为阻尼力;K为接触刚度;δ为法向穿透深度;δ·为法向相对速度;C(δ)为δ的阻尼因子;e为大于等于1的幂指数。液压系统建模过程中，对提桶机构复杂的液压油路进行了简化，通过液压泵、换向阀?
【作者单位】： 滨州学院机电工程系;
【基金】：滨州学院青年人才创新工程科研基金(BZXYQNLG201402)
【分类号】：TH122

【参考文献】

相关期刊论文 前5条

1 王中长;葛绪坤;夏q;苏保照;刘大维;;虚拟样机的自卸汽车侧开式密封装置优化设计[J];现代制造工程;2012年01期

2 纪玉新;;基于ADAMS的装载机工作装置机构优化仿真[J];黑龙江科技信息;2010年19期

3 孙国明;;浅析国内厨余垃圾车市场化的发展方向[J];专用汽车;2010年05期

4 杨荣山;黄向东;袁仲荣;赵克刚;;多目标优化方法在悬架几何设计上的应用[J];华南理工大学学报(自然科学版);2009年07期

5 阎绍泽,陈鹿民,季林红,俞武勇,金德闻;含间隙铰的机械多体系统动力学模型[J];振动工程学报;2003年03期

相关硕士学位论文 前1条

1 刁兵;基于虚拟样机的拉臂车工作装置机械—液压优化设计研究[D];青岛大学;2009年

【共引文献】

相关期刊论文 前10条

1 陈俊宇;刘宝;李鹏飞;;基于间隙铰的锤片式粉碎机锤片运动状态研究[J];现代机械;2017年04期

2 王中长;;基于遗传算法的餐厨车提桶机构优化设计[J];机械传动;2017年07期

3 宿月文;霍文妮;陈渭;郭彩霞;;含油膜润滑间隙铰接副的多体动力学分析[J];润滑与密封;2017年03期

4 刘杰;周云波;;基于ADAMS/Insight某型电动车悬架仿真优化研究[J];机械制造与自动化;2017年01期

5 王中长;闫海敬;;基于虚拟样机的厨余车提升机构优化设计[J];机械研究与应用;2016年06期

6 何志刚;陈阳;盘朝奉;;基于NSGA-Ⅱ算法的麦弗逊悬架多目标优化[J];广西大学学报(自然科学版);2016年06期

7 王黎光;徐海波;荣必贤;赵孝永;;关节间隙对机器人动态特性影响分析[J];机械设计与制造;2016年10期

8 阎绍泽;向吴维凯;黄铁球;;计及间隙的运动副和机械系统动力学的研究进展[J];北京大学学报(自然科学版);2016年04期

9 朱晨辉;王忠利;种东风;秦伟桦;王万章;;田间三轮高架作业车转向系统的参数化分析及优化[J];江苏农业科学;2016年05期

10 张发军;朱鑫;李林子;林辉;蒲胤霖;田红亮;;铰间隙对采摘机械臂动态扰动的响应分析[J];中国农机化学报;2016年06期

相关硕士学位论文 前5条

1 王玉钰;基于LabVIEW的垃圾车拉臂机构虚拟检测平台的研究[D];重庆交通大学;2015年

2 吴琦斌;全密封后压缩型垃圾车压缩机构优化设计与仿真分析[D];东南大学;2015年

3 瞿球雄;车厢可卸式垃圾车拉臂上装的研究与设计[D];吉林大学;2014年

4 龚竞;大件桥式运输车的结构设计与分析[D];合肥工业大学;2013年

5 王中长;厨余垃圾车提升机构优化设计研究[D];青岛大学;2012年

【二级参考文献】

相关期刊论文 前10条

1 刘大维;刁兵;陈焕明;赵清俊;;虚拟样机的拉臂车工作装置优化设计[J];现代制造工程;2009年08期

2 高正国;刘大维;严天一;陈焕明;张海波;;基于虚拟样机的自卸汽车卸载作业侧翻分析[J];安全与环境学报;2008年01期

3 段楠;刘杰辉;王桂梅;杨立洁;;装载机工作装置的建模与仿真分析[J];煤矿机械;2007年05期

4 汪贞伟;马瑞平;;ZL50型双摇臂装载机动臂结构改进分析[J];工程机械;2007年04期

5 王桂梅;李江波;李玉文;牛清娜;高明强;;基于ADAMS的垃圾运送车拉臂系统优化设计[J];机械设计;2007年03期

6 徐峰;陈昌明;吴宪;;基于遗传算法的汽车麦弗逊悬架的优化[J];北京汽车;2007年01期

7 孟祥德;詹隽青;李立顺;;自装卸系统虚拟样机设计与仿真分析[J];现代制造工程;2007年01期

8 高秀华;王云超;安二中;韩佳伟;;基于ADAMS的装载机工作装置优化[J];计算机仿真;2007年01期

9 王红卫;苏二伟;吴红军;;装载机工作装置的可靠性分析[J];煤矿机械;2006年12期

10 李同焕;王智明;高秀华;;虚拟样机技术在轮式装载机设计中的应用研究[J];建筑机械;2006年23期

相关硕士学位论文 前2条

1 张海波;基于虚拟样机技术的自卸汽车作业稳定性研究[D];青岛大学;2006年

2 冯丽;液压挖掘机虚拟样机系统仿真分析[D];河北工业大学;2005年

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 杨艳丽,史维祥;一种新的优化算法—遗传算法的设计[J];液压气动与密封;2001年02期

2 王毅,曹树良;遗传算法在并联水泵系统运行优化中的应用[J];流体机械;2003年10期

3 赵义红,李正文,何其四;生物信息处理系统遗传算法探讨[J];成都理工大学学报(自然科学版);2004年05期

4 李凡,黄数林,张东风;一种改进的多倍体遗传算法[J];华中科技大学学报(自然科学版);2005年01期

5 韦雪洁;黎明;刘高航;田贵超;;注入式的遗传算法的分析与研究[J];南昌航空工业学院学报(自然科学版);2006年01期

6 阎纲;;遗传算法及其仿真[J];湖南工程学院学报(自然科学版);2006年04期

7 ;遗传算法[J];电网与清洁能源;2008年10期

8 吴玫;陆金桂;;遗传算法的研究进展综述[J];机床与液压;2008年03期

9 李培植;肖利明;于静涛;;基于遗传算法的结构优化方法[J];公路交通科技(应用技术版);2008年08期

10 于金;金乐;杜海璐;;基于改进遗传算法的集装箱装载优化问题研究[J];船海工程;2008年05期

相关会议论文 前10条

1 陈家照;廖海涛;张中位;罗寅生;;一种改进的遗传算法及其在路径规划中的应用[A];2009系统仿真技术及其应用学术会议论文集[C];2009年

2 李国云;刘颖;薛梅;邬志敏;;遗传算法在高温空冷冷凝器优化设计中的应用[A];第五届全国制冷空调新技术研讨会论文集[C];2008年

3 王志军;李守春;张爽;;改进的遗传算法在反演问题中的应用[A];新世纪 新机遇 新挑战——知识创新和高新技术产业发展（上册）[C];2001年

4 任燕翔;姜立;刘连民;从滋庆;;改进遗传算法在三维日照方案优化中的应用[A];工程三维模型与虚拟现实表现——第二届工程建设计算机应用创新论坛论文集[C];2009年

5 韩娟;;遗传算法概述[A];第三届河南省汽车工程科技学术研讨会论文集[C];2006年

6 庞国仲;王元西;;基于遗传算法控制步长的定性仿真方法[A];'2000系统仿真技术及其应用学术交流会论文集[C];2000年

7 张忠华;杨淑莹;;基于遗传算法的聚类设计[A];全国第二届信号处理与应用学术会议专刊[C];2008年

8 何翠红;区益善;;遗传算法及其在计算机编程中的应用[A];1995年中国智能自动化学术会议暨智能自动化专业委员会成立大会论文集（下册）[C];1995年

9 靳开岩;张乃尧;;几种实用遗传算法及其比较[A];1996年中国智能自动化学术会议论文集（下册）[C];1996年

10 王宏刚;曾建潮;李志宏;;摄动遗传算法[A];1996年中国智能自动化学术会议论文集（下册）[C];1996年

相关重要报纸文章 前1条

1 林京;《神经网络和遗传算法在水科学领域的应用》将面市[N];中国水利报;2002年

相关博士学位论文 前10条

1 Amjad Mahmood;半监督进化集成及其在网络视频分类中的应用[D];西南交通大学;2015年

2 李险峰;基于改进遗传算法的汽车装配生产线平衡问题研究[D];北京科技大学;2017年

3 周辉仁;递阶遗传算法理论及其应用研究[D];天津大学;2008年

4 郝国生;交互式遗传算法中用户的认知规律及其应用[D];中国矿业大学;2009年

5 侯格贤;遗传算法及其在跟踪系统中的应用研究[D];西安电子科技大学;1998年

6 马国田;遗传算法及其在电磁工程中的应用[D];西安电子科技大学;1998年

7 唐文艳;结构优化中的遗传算法研究和应用[D];大连理工大学;2002年

8 周激流;遗传算法理论及其在水问题中应用的研究[D];四川大学;2000年

9 刘冀成;基于改进遗传算法的生物电磁成像与磁场聚焦应用研究[D];四川大学;2005年

10 袁丽华;基于物种进化的遗传算法研究[D];南京航空航天大学;2009年

相关硕士学位论文 前10条

1 张英俐;基于遗传算法的作曲系统研究[D];山东师范大学;2006年

2 钟海萍;原对偶遗传算法与蚁群算法的一种融合算法[D];暨南大学;2013年

3 李志添;模糊遗传算法与资源优化配置的预测控制[D];华南理工大学;2015年

4 王琳琳;新型双层液压轿运车车厢的设计研究[D];上海工程技术大学;2015年

5 李海全;基于遗传算法的建筑体形系数及迎风面积比优化方法研究[D];华南理工大学;2015年

6 彭骞;基于遗传算法的山区高等级公路纵断面智能优化方法研究[D];昆明理工大学;2015年

7 周玉林;基于小波分析和遗传算法的配电网故障检测[D];昆明理工大学;2015年

8 郭颂;基于粗糙集和遗传算法的数字管道生产管理系统研究[D];昆明理工大学;2015年

9 吴南;数值逼近遗传算法的研究应用[D];华南理工大学;2015年

10 于光帅;一类优化算法的改进研究与应用[D];渤海大学;2015年

本文编号：2552072