基于作業(yè)效率的反鏟液壓挖掘機工作裝置機構(gòu)優(yōu)化設(shè)計.pdf

1、反鏟液壓挖掘機是一種復(fù)雜的機電液一體化產(chǎn)品，也是工程機械領(lǐng)域的標(biāo)桿性產(chǎn)品，在國防工業(yè)、民用建筑、道路橋梁建設(shè)以及能源建設(shè)等眾多領(lǐng)域發(fā)揮著重要的作用。工作裝置是反鏟液壓挖掘機和作業(yè)對象直接作用的機構(gòu)，對整機的作業(yè)性能有著舉足輕重的影響。近年來大量企業(yè)和科研單位對反鏟液壓挖掘機投入大量資源進行設(shè)計開發(fā)，產(chǎn)品性能得到了很大改善，但是也仍然存在挖掘力不足和作業(yè)效率低的問題。對于工作裝置機構(gòu)的設(shè)計優(yōu)化，可以更好地改善產(chǎn)品性能，更好地解決這一難題。

2、
　　本文通過搭建針對反鏟液壓挖掘機工作裝置三組液壓缸油壓和機構(gòu)相對轉(zhuǎn)角的測試和數(shù)據(jù)同步收集平臺，在四種典型工況下進行測試，收集到了三組液壓缸的油壓數(shù)據(jù)和機構(gòu)相對角位移數(shù)據(jù)。通過數(shù)據(jù)擬合，分析了三組液壓缸油壓與挖掘阻力合力的變化情況。在此基礎(chǔ)上，利用反鏟液壓挖掘機運動學(xué)和動力學(xué)模型，反求了國外兩款液壓挖掘機的油壓變化數(shù)據(jù)，并進行了三款機型油壓數(shù)據(jù)的對比分析，得出了工作裝置機構(gòu)尺寸對于三組液壓缸油壓的影響規(guī)律。建立優(yōu)化數(shù)學(xué)模型，采用

3、遺傳算法，對反鏟液壓挖掘機工作裝置機構(gòu)進行優(yōu)化，得到了優(yōu)化后的機構(gòu)尺寸參數(shù)。通過對優(yōu)化前后液壓挖掘機的工作效率的計算，得出優(yōu)化后機型的理論生產(chǎn)效率較優(yōu)化前提高了3.54％。該結(jié)果證明了優(yōu)化設(shè)計的正確性，為企業(yè)進行工作裝置機構(gòu)設(shè)計提供了參考。
　　本研究主要內(nèi)容包括：①根據(jù)反鏟液壓挖掘機的工作特點，建立了挖掘機整機運動學(xué)、動力學(xué)以及挖掘阻力計算模型，得到了工作裝置關(guān)節(jié)空間和位姿空間、驅(qū)動空間和關(guān)節(jié)空間的相互轉(zhuǎn)換關(guān)系，為后續(xù)液壓缸推力

4、的計算以及工作裝置機構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計奠定了基礎(chǔ)。②建立了反鏟液壓挖掘機工作裝置三組液壓缸油壓和機構(gòu)角位移數(shù)據(jù)同步采集測試平臺，在四種典型工況下，進行了多次測試。對采集的數(shù)據(jù)進行轉(zhuǎn)換、擬合，得到了油壓與挖掘阻力合力變化關(guān)系圖。根據(jù)挖掘機整機運動學(xué)、動力學(xué)以及挖掘阻力計算模型，求得國外兩款挖掘機的油壓數(shù)據(jù)，并進行對比分析。③概述了現(xiàn)在通用的優(yōu)化設(shè)計方法，著重介紹了本文采用的遺傳算法。分析了反鏟液壓挖掘機在優(yōu)化設(shè)計過程中的設(shè)計變量、約束條件以及目