某混凝土泵車泵送系統(tǒng)設(shè)計

某混凝土泵車泵送系統(tǒng)設(shè)計,混凝土泵,車泵送,系統(tǒng),設(shè)計 畢業(yè)設(shè)計(論文)外文資料翻譯 系 別： 專 業(yè)： 班 級： 姓 名： 學(xué) 號： 外文出處： 2011 Fourth International Conference on Intelligent Computation Technology and Automation 附 件： 1. 原文； 2. 譯文 2019年03月 載重混凝土泵臂架液壓缸驅(qū)動力的仿真與優(yōu)化 為了獲得最大的驅(qū)動力液壓缸在臂架設(shè)計過程中，在 Pro/E 中建立實(shí)體模型，然后導(dǎo)入 ADAMS 中建立動力學(xué)仿真模型。對臂架從水平向典型姿態(tài)的轉(zhuǎn)換過程進(jìn)行了模擬，得到了液壓缸的驅(qū)動力變化曲線。根據(jù)計算結(jié)果，在 ADAMS 中優(yōu)化了關(guān)節(jié)連接缸 2 和連桿的位置，降低了驅(qū)動力。對臂架結(jié)構(gòu)設(shè)計具有指導(dǎo)意義。 1.介紹 混凝土泵車是一種用于混凝土澆筑的大型工程機(jī)械。它主要由底盤、混凝土泵和臂架系統(tǒng)組成，其中臂架系統(tǒng)最能反映卡車安裝混凝土泵的特點(diǎn)。臂架系統(tǒng)的安全，可靠性和進(jìn)步是決定卡車安裝混凝土泵 [1] 的能力的關(guān)鍵因素，其結(jié)構(gòu)如圖 1 所示。為了更好地研究臂架系統(tǒng)，一個實(shí)驗室設(shè)計了一個四臂臂架模型，大約 13米長。在初步設(shè)計了動臂結(jié)構(gòu)和液壓系統(tǒng)原理后，為了確定油壓和油缸尺寸等，有必要進(jìn)行動態(tài)仿真和結(jié)構(gòu)優(yōu)化。 以往的研究文獻(xiàn)很多，對載重泵臂架的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度 [1-4] 和動力學(xué) [5-7] 進(jìn)行研究，但對結(jié)構(gòu)設(shè)計和優(yōu)化的研究較少。本文虛擬樣機(jī)大臂成立結(jié)合 Pro/E ADAMS，并模擬了從傳統(tǒng)上被視為最危險的工況的 水平向四臂旋轉(zhuǎn)方式的幾個典型姿勢轉(zhuǎn)換的過程。然后根據(jù)仿真結(jié)果對結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化。 2 4 3 1 1 炮塔 2 臂 3 液壓缸 4 鏈接 圖 1.臂架結(jié)構(gòu) II. E仿真模型的建立 A. Pro/E 中的三維模型構(gòu)建 為了獲得精確的質(zhì)量屬性，包括 質(zhì)量、質(zhì)心和轉(zhuǎn)動慣量，三維模型應(yīng)根據(jù)以往設(shè)計的尺寸盡可能多的建立。同時，由于過于復(fù)雜的模型可能會導(dǎo)致 ADAMS 中曲線或曲面丟失，對模型整體力學(xué)性 能影響不大的細(xì)節(jié)應(yīng)予以簡化。基于此，本文將臂架的各個臂架作為一個部分建立起來，并對其一些細(xì)節(jié)進(jìn)行了簡化。 根據(jù)初步設(shè)計的圖紙，在強(qiáng)大的三維模型構(gòu)建軟件 Pro/E 中分別建立了炮塔、武器、液壓缸和連桿。然后在底部到頂部組裝它們到一個繁榮，提出了一個水平姿態(tài)如圖 2 所示。 圖 2.繁榮的實(shí)體模型 B. 模型傳遞與仿真模型構(gòu)建 亞當(dāng)斯 在 Pro/E 中建立的三維模型可以通過 MSC 提供的 Pro/E 與 ADAMS 專用接口軟件的機(jī)構(gòu)/Pro 導(dǎo)入 ADAMS 中。安裝和初始設(shè)置后，機(jī)制/Pro 將顯示在 Pro/E 的裝配環(huán)境作為一個級聯(lián)菜單，其中剛體定義，約束應(yīng)用, 數(shù)據(jù)傳輸參數(shù)設(shè)置和簡單的仿真等?？梢詧?zhí)行。在這里，我們定義了每個部分的繁榮作為剛體，并建立了一個標(biāo)記在所有軸的中心，方便定位，旋轉(zhuǎn)接頭將創(chuàng)建后。然后，該模型可以通過機(jī)構(gòu)/Pro 轉(zhuǎn)移到 ADAMS。模型可能存在不顯示的問題，但它的質(zhì)量和慣性矩等。這可以通過返回 Pro/E 進(jìn)一步簡化模型來解決或做什么是介紹參考 [8]，這篇論文將不會闡述。 首先應(yīng)在 ADAMS 中定義臂架的材料和重力。然后根據(jù)卡車安裝混凝土泵的實(shí)際情況，在零件之間的約束應(yīng)該被創(chuàng)建: 作為一個整體的繁榮的轉(zhuǎn)動自由度不會被考慮在本文中, 所以我們把炮塔固定在地上;在連接不同零件的所有軸的每個中心建立旋轉(zhuǎn)接頭，并在每一對氣缸和活塞桿之間建立平移接頭。此外，四個平移關(guān)節(jié)運(yùn)動分別應(yīng)用于四個平移關(guān)節(jié)。 III. S驅(qū)動力的設(shè)定 動態(tài)仿真包括正演模擬和反演模擬: 正演研究了機(jī)械系統(tǒng)的加速度、速度、位移和約束力等動態(tài)響應(yīng)。 外力或夫婦; 反向解決與已知的運(yùn)動參數(shù)，如速度，加速度和軌跡 el al 的力量。本文在 ADAMS 中對臂架模型進(jìn)行了逆向仿真，即根據(jù)實(shí)際情況定義四缸的速度，并對其進(jìn)行仿真，得到四缸在不同運(yùn)動下的驅(qū)動力變化曲線。 臂架工作在不同的姿勢，通常可以分為幾個典型的工作姿勢，如基礎(chǔ)，屋頂，墻壁等。繁榮可以變換姿勢在一個四臂旋轉(zhuǎn)一起的方式; 也可以獨(dú)立旋轉(zhuǎn)每個臂。所以有成千上萬的運(yùn)動組合。它不僅是不必要的，而且也不可能模擬所有的情況。本文模擬了臂架從水平向以上三個典型姿態(tài)和垂直方向的轉(zhuǎn)換過程。 典型的工作姿勢并不意味著一種獨(dú)特的態(tài)度。在本文中，我們定義了手臂和水平的三個以上典型的角度組合姿勢為 [75 °，15 °，-15 °，-75 °] [75 °，45 °，15 °，-45 °] [75 °，75 °, 45 °，-30 °] 分別。根據(jù)液壓系統(tǒng)的初步設(shè)計，活塞最大速度為 20 mm/s，仿真速度設(shè)置應(yīng)符合要求。調(diào)節(jié)每個活塞的速度，模擬上述四個過程可以完成。之后，在這些過程中的氣缸的驅(qū)動力變化曲線生成如圖 3-圖 6 所示。 圖 3.從水平到基礎(chǔ)的驅(qū)動力曲線圖 4.從水平到屋頂?shù)尿?qū)動力曲線 圖 5.從水平到墻的驅(qū)動力曲線 圖 6.從水平到垂直的驅(qū)動力曲線 從上面所示的圖表我們可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)繁榮水平時，氣缸 2,3 和 4 的驅(qū)動力達(dá)到最大值，而氣缸 1 不是情況。因此，設(shè)計一個繁榮就像傳統(tǒng)的觀點(diǎn)認(rèn)為水平姿態(tài)是最危險的是不合理的?？紤]到特殊的結(jié)構(gòu)，氣缸 4 的驅(qū)動力遠(yuǎn)低于其他人是容易理解的。然而，2 缸最大驅(qū)動力達(dá)到 90000，比 1 缸和 3 缸大很多，這可能會導(dǎo)致過高的油壓或過大的缸通過初步計算。前者不利于液壓系統(tǒng)的設(shè)計; 以后可能會導(dǎo)致干擾。因此，應(yīng)優(yōu)化氣缸 2 和連桿的結(jié)構(gòu)，以減少驅(qū)動力。 根據(jù)機(jī)理理論，由兩個臂、兩個環(huán)節(jié)組成的結(jié)構(gòu),如圖 7 所示的氣缸和活塞桿是平面六桿機(jī)構(gòu)，通過改變關(guān)節(jié) a 的位置可以實(shí)現(xiàn)降低氣缸 2 的驅(qū)動力。我們可以建立幾個不同長度的鏈接組，并重新組裝模型，并分別模擬它們，然后選擇最佳的。然而，這不是一個有效的方法。ADAMS 提供了方便的參數(shù) i z 和優(yōu)化功能。本文在 ADAMS 中對關(guān)節(jié) A 的位置進(jìn)行了優(yōu)化。 圖 7.圓柱體 2 和連桿的結(jié)構(gòu) 在 ADAMS 中導(dǎo)入的實(shí)體模型不能直接進(jìn)行優(yōu)化。我們所采取的方法是: 首先刪除圓柱 2 和兩個鏈接是參數(shù)化和替代標(biāo)準(zhǔn)組件，如在 ADAMS 中的鏈接; 然后參數(shù)化關(guān)節(jié) A 的坐標(biāo)和它們的長度可以通過這樣做進(jìn)行優(yōu)化。優(yōu)化是在所有設(shè)計變量在其值范圍內(nèi)滿足約束條件下尋找目標(biāo)函數(shù)極值的過程。 A. 設(shè)計變量 在這里，我們定義關(guān)節(jié) A 的坐標(biāo)作為設(shè)計變量，并將它們標(biāo)記為DVX,DVY分別。 B. 約束 函數(shù) 為了滿足臂架任意變換、折疊和優(yōu)化后避免干擾的要求，應(yīng)限制節(jié)理 A 的坐標(biāo)。 和一些約束應(yīng)設(shè)置如下: F1(，) = 200 0 (2) F2 ( ,) = 400 0 (3) F ( ,) = 200 0 (4) 3 (5) F ( ,) = 400 0 4 (6) 哪里 s.t.受限制的手段;LAB和L交流是兩個鏈接的長度，它們是關(guān)節(jié) A 的坐標(biāo)函數(shù); (2) ~ (5) 限制 200 和 400 之間的兩個鏈接長度; (6) 限制鏈路長度不超過 20 姐妹。 C. 目標(biāo)函數(shù):根據(jù)前面的仿真結(jié)果，我們知道 2 缸的驅(qū)動力是最大的，當(dāng)它是水平, 因此，我們用一個鏈接替換圓柱 2，并在水平時執(zhí)行靜態(tài)優(yōu)化，以簡化過程。因此，我們可以將目標(biāo)函數(shù)定義為替代鏈路的反作用力測量函數(shù)的最小化: Min (force e_mea (DVX,DVY) D. 優(yōu)化的結(jié)果:在 ADAMS 中優(yōu)化表明，當(dāng)兩個鏈接的長度為 344.07 姐妹和 324.04 姐妹時，接頭 A 的最佳位置為 4013.10 43.89。輪長度為 344 姐妹和 324 姐妹，重建鏈接的實(shí)體模型，重新組裝繁榮和模擬前面提到的幾個過程。生成的結(jié)果如圖 8-圖 11 所示。 圖 8.從水平到基礎(chǔ)的驅(qū)動力曲線 圖 9.優(yōu)化后從水平到屋頂?shù)尿?qū)動力曲線 圖 10.從水平到墻的驅(qū)動力曲線 圖 11.驅(qū)動力曲線從水平到垂直后 從上述圖可知，優(yōu)化后的驅(qū)動力曲線形狀與優(yōu)化前的曲線形狀相似，2 缸的驅(qū)動力與 1 缸和 3 缸下降到同一水平。 V. CONCLUSION 本文介紹了一種完整的卡車混凝土泵臂架液壓缸驅(qū)動力的仿真和優(yōu)化過程。首先建立虛擬樣機(jī) Pro/E 和 ADAMS 與機(jī)構(gòu)/Pro 的結(jié)合 這是兩者之間的獨(dú)家接口軟件; 然后模擬幾個過程的繁榮轉(zhuǎn)換 從水平到典型姿勢，并生成驅(qū)動 力曲線; 最后根據(jù) 仿真結(jié)果。 用這種方法，我們可以進(jìn)行設(shè)計, 仿真和優(yōu)化的機(jī)械系統(tǒng) 方便沒有復(fù)雜數(shù)學(xué)公式 推導(dǎo)并得到滿意的結(jié)果。 引用： [1] 施先欣，鄭永生，徐懷玉，馮敏，張永生 彭城，載貨汽車臂架有限元分析基于 ANSYS 的混凝土泵，工程機(jī)械，2009, (04): 79-82。(中文) [2] 嚴(yán)麗娟，馮敏，徐懷宇 有限元計算并對 HB37 型混凝土泵車的動臂進(jìn)行了分析工程機(jī)械設(shè)備，2005,36 (1): 30-32.(在中文) [3] 張燕偉，唐麗，孫國正 [4] 基于 ANSYS 的混凝土泵臂架結(jié)構(gòu)分析，武漢理工大 學(xué)學(xué)報 (交通科學(xué)與工程)，2004,28 (4): 536-539。(中文) [4] 張大慶, LU 彭敏, 清華, 浩 彭, 混凝土結(jié)構(gòu)動力強(qiáng)度試驗研究泵自動，振動與沖擊學(xué)報，2005,24 (3): 111-113。(在 中文) [5] 陸彭民，萬夫紅兵，張大慶， 影響混凝土泵車沖擊下的結(jié)構(gòu)動力特性《中國公路運(yùn)輸學(xué)報》，2003,16 (4): 115-117. 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