輪式裝載機(jī)工作裝置多學(xué)科協(xié)同優(yōu)化技術(shù)的研究.pdf

1、輪式裝載機(jī)是一種廣泛應(yīng)用于高速公路、鐵路、建筑、水電、港口、礦山等建設(shè)工程的土石方施工機(jī)械。工作裝置是輪式裝載機(jī)直接實(shí)現(xiàn)鏟裝物料的機(jī)構(gòu)，工作裝置設(shè)計(jì)合理與否關(guān)系到整機(jī)的結(jié)構(gòu)尺寸、作業(yè)效率、作業(yè)成本和使用壽命。工作裝置優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮鏟斗截面幾何形狀，需要考慮連桿機(jī)構(gòu)9個(gè)鉸接點(diǎn)的位置，需要考慮機(jī)構(gòu)撕裂、干涉、平移性、自動(dòng)放平性等性能約束，已有的研究通常針對(duì)工作裝置鏟斗機(jī)構(gòu)或連桿機(jī)構(gòu)某一部分進(jìn)行。工作裝置是一個(gè)整體，對(duì)各個(gè)部分分別進(jìn)行優(yōu)化

2、然后進(jìn)行組合顯然難以實(shí)現(xiàn)整體最優(yōu)，因此本文將多學(xué)科協(xié)同優(yōu)化設(shè)計(jì)的思想引入到工作裝置設(shè)計(jì)中來(lái)。
　　 主要研究?jī)?nèi)容包括：
　　 在第一章中首先介紹了裝載機(jī)工作裝置優(yōu)化設(shè)計(jì)研究現(xiàn)狀及存在的問(wèn)題，然后介紹了多學(xué)科綜合優(yōu)化設(shè)計(jì)基本思想和主要研究?jī)?nèi)容，最后提出將多學(xué)科協(xié)同優(yōu)化設(shè)計(jì)思想應(yīng)用到工作裝置設(shè)計(jì)中。
　　 在第二章中首先介紹了輪式裝載機(jī)工作裝置傳統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程，然后提出將裝載機(jī)工作裝置分解為機(jī)構(gòu)學(xué)和結(jié)構(gòu)學(xué)兩個(gè)子學(xué)科，建立

3、了工作裝置多學(xué)科協(xié)同優(yōu)化過(guò)程模型，以指導(dǎo)第三章、第四章和第五章的優(yōu)化。
　　 第三章對(duì)工作裝置機(jī)構(gòu)學(xué)子學(xué)科進(jìn)行優(yōu)化。工作裝置機(jī)構(gòu)學(xué)子學(xué)科又分為鏟斗機(jī)構(gòu)子學(xué)科與連桿機(jī)構(gòu)子學(xué)科，鏟斗機(jī)構(gòu)子學(xué)科的優(yōu)化采用無(wú)約束條件優(yōu)化算法與靈敏度分析相結(jié)合的方法，連桿機(jī)構(gòu)子學(xué)科在靈敏度分析的基礎(chǔ)上采用罰函數(shù)-遺傳算法進(jìn)行優(yōu)化。通過(guò)靈敏度分析，找出了對(duì)工作裝置優(yōu)化設(shè)計(jì)影響程度較大的設(shè)計(jì)變量，使得設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行工作裝置優(yōu)化設(shè)計(jì)和設(shè)計(jì)變更時(shí)可以重點(diǎn)考慮。<

4、br>　　 第四章對(duì)工作裝置結(jié)構(gòu)學(xué)子學(xué)科進(jìn)行優(yōu)化。裝載機(jī)工作裝置包括鏟斗、動(dòng)臂、搖臂等多個(gè)部件，由于工作量的原因本文只對(duì)動(dòng)臂進(jìn)行了研究。采用基于數(shù)值計(jì)算的有限元法對(duì)動(dòng)臂進(jìn)行了結(jié)構(gòu)分析與優(yōu)化，并對(duì)動(dòng)臂結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)變量進(jìn)行了靈敏度分析，為第五章多學(xué)科協(xié)同優(yōu)化設(shè)計(jì)準(zhǔn)備初始條件與結(jié)構(gòu)學(xué)子學(xué)科局部靈敏度值。
　　 第五章根據(jù)第三章和第四章的分析結(jié)果，采用改進(jìn)的基于全局靈敏度法方程的并行子空間算法，對(duì)工作裝置機(jī)構(gòu)學(xué)子學(xué)科優(yōu)化和結(jié)構(gòu)學(xué)子學(xué)科優(yōu)化