装载机工作装置的虚拟优化设计及有限元分析

发布时间：2020-04-06 09:33

【摘要】：轮式装载机作为一种主要工程机械在国民经济建设中发挥着重要作用,其性能优劣直接影响生产效率、使用寿命及操纵性能。因此对装载机工作装置进行运动学和动力学分析与研究,采用先进的设计方法变得日益重要。过去,工作装置的设计基本上沿用类比法和作图试凑法,这些方法工作繁琐、设计精度低、设计周期长,不易获得各项指标都满意的设计方案。尽管在长期设计摸索中积累了一定的设计经验,但由于缺乏现代设计理论与方法指导,设计时仍存在较大的盲目性。为了寻求一组满意的方案,常常要完成大量的手工绘图工作。这样不仅设计效率低,而且对样机的依赖性较强,难于创新。本文针对轮式装载机广泛采用的反转六连杆机构,进行了如下工作: 1. 在前人的经验的基础之上,运用平面解析方法建立反转六连杆机构的数学模型,结合优化理论确定14 参数的优化目标,使用MAITLAB 软件编写优化算法程序对各参数进行优化求解,得出优化结论。 2. 使用多刚体仿真软件ADAMS 建立工作装置的空间模型,并进行了运动学和动力学仿真分析,同时运用其中的“设计研究”、“试验设计”、“和优化分析”功能,分析各参数对系统运动学和动力学性能的影响,得出优化结果。并和前述结论进行对比验证。 3. 本文还探讨利用有限元分析软件ANSYS 的WORKBENCH 模块对工作装置进行整体有限元分析,使工作装置的强度计算大为简化,为零件结构设计提供了理论依据。 该课题的研究为装载机工作装置的设计开发开拓了更加科学的方法,结合工作装置设计,解决运动学及动力学问题,从而提高设计质量。此课题研究也必将为提高我国工程机械产品自主开发能力做出贡献。
【图文】：

§2-3 反转六连杆机构数学模型的建立反转六连杆机构由两个三铰构件和四个两铰构件组成，由于反转六连杆机构是关于装载机左右对称的，所以可以简化为如下平面图形，并建立平面坐标系 XOY,如图 2-1 所示。OACBFEDGyx运输工况 IIABCDFEGyx铲掘工况 IO

图 3-2 优化前铲斗摆动角变化曲线从图中可以看出，优化前铲斗的最大摆动角约 12°。3.2.3 反转六连杆机构的 MATALB 软件优化计算装载机工作装置优化设计属于非线性约束优化问题 ，最常用的优化设计方法是：复合形法、优选法、惩罚函数法、约束变尺度法和摸拟退火法等。根据本文的数学模型，，本次设计采用 MATALB 优化工具箱中的标准优化函数fmincon 函数求解(fmincon 函数使用说明及优化程序见附录 A)。3.2.3.1MATALB 软件优化步骤利用 fmincon 函数求解数学模型时共分三个步骤：1．建立目标函数的 M 文件（Step 1: Write an M-file objfun.m.）2．建立约束函数的 M 文件（Step 2: Write an M-file confun.m for the constraints.）
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2005
【分类号】：TH243

【引证文献】

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本文编号：2616335