基于作業(yè)效率的反鏟液壓挖掘機工作裝置機構優(yōu)化設計.pdf

1、反鏟液壓挖掘機是一種復雜的機電液一體化產品，也是工程機械領域的標桿性產品，在國防工業(yè)、民用建筑、道路橋梁建設以及能源建設等眾多領域發(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，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計開發(fā)，產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。對于工作裝置機構的設計優(yōu)化，可以更好地改善產品性能，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相對轉角的測試和數(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。在此基礎上，利用反鏟液壓挖掘機運動學和動力學模型，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)學模型，采用

3、遺傳算法，對反鏟液壓挖掘機工作裝置機構進行優(yōu)化，得到了優(yōu)化后的機構尺寸參數(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效率較優(yōu)化前提高了3.54％。該結果證明了優(yōu)化設計的正確性，為企業(yè)進行工作裝置機構設計提供了參考。
　　本研究主要內容包括：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、動力學以及挖掘阻力計算模型，得到了工作裝置關節(jié)空間和位姿空間、驅動空間和關節(jié)空間的相互轉換關系，為后續(xù)液壓缸推力

4、的計算以及工作裝置機構的優(yōu)化設計奠定了基礎。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)進行轉換、擬合，得到了油壓與挖掘阻力合力變化關系圖。根據(jù)挖掘機整機運動學、動力學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)化設計過程中的設計變量、約束條件以及目