基于虛擬樣機(jī)技術(shù)的裝載機(jī)工作裝置優(yōu)化設(shè)計

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基于虛擬樣機(jī)技術(shù)的裝載機(jī)工作裝置優(yōu)化設(shè)計

第37卷第3期21年6月00

拖拉機(jī)與農(nóng)用運(yùn)輸車TrcoatrFamasotrrTrnpre

V0.7No313.

Jn201ue,0

基于虛擬樣機(jī)技術(shù)的裝載機(jī)工作裝置優(yōu)化設(shè)計何孔德，方子帆(峽大學(xué)機(jī)械與材料學(xué)院，北宜昌430)三湖402

22優(yōu)化算法的選擇.

AAM/iw提供了兩種算法求解有約束優(yōu)化問題。OTE-DSVePDSGRG為使用OTEPDS的廣義遞減梯度算法，這種方法是目前求解一般非線性優(yōu)化問題的最有效的算法之一。OFE—QVDSSP為使用OTEPDS的二次規(guī)劃算法，這種方法被認(rèn)為是目前最先進(jìn)的非線性規(guī)劃計算方法。本文采用的是OTE—QPDSSP算法，該算法是利用擬牛頓法(變尺度法)來近似構(gòu)造海賽(esn矩陣，Hsa)i以建立二次規(guī)劃子問題，又稱為約束變尺度法。二次規(guī)劃法是通過拉格朗1因此3函數(shù)將原問題轉(zhuǎn)化為二次規(guī)劃子問題，過求解二次規(guī)劃子問題得到通迭代的搜索方向，搜索方向進(jìn)行~維搜索，到迭代的步長，過沿找通

標(biāo)函數(shù)是舉升油缸的舉升力。利用AADMS的測量功能，建立運(yùn)行過

程函數(shù)FNTO—E一，出油缸舉升力變化曲線，UCINMA1測如圖5所示。

迭代最終得到問題的最優(yōu)解。優(yōu)化問題的數(shù)學(xué)模型為mnF(i)XER()1()2

圖5舉升油缸的舉升力曲線Fg5CuvfLtgFrefrOiCyidri.reoiiocllefnon

St毋()≤0J:l2,,..,…M

25確定設(shè)計變量.

^(

)≤0k=12,,,…L≤X≤i=12…,,,Ⅳ

()3()4

根據(jù)優(yōu)化目，標(biāo)利用AASDM參數(shù)化功能將GFED,,,,,,cBA等7個關(guān)鍵點(diǎn)的橫坐標(biāo)、縱坐標(biāo)值依次參數(shù)化，生成14個設(shè)計變量【j5。26確定設(shè)計變量約束條件.

對應(yīng)的拉格朗日函數(shù)為L,A):F((A,2Jx)+A1,X)+Ah(g(2)()5

設(shè)計變量的任何一組值，都是一個“計方案”所謂“設(shè)，最優(yōu)設(shè)計”實(shí)際是滿足某些設(shè)定限制條件的設(shè)計方案中最好的設(shè)計方案。這些限制總稱為“設(shè)計約束”。根據(jù)裝載機(jī)的工作條件，AA在DMS環(huán)境下，以下5個方面對優(yōu)化模型進(jìn)行約束【。從261變量取值范圍約束..

在點(diǎn)展開的二階泰勒近似式為

Lx,,‘(‘AA):Lx,,(AA)+[(A,]+VLx,A)s

([]S)S)曰(‘

()6

式中，為優(yōu)化問題的搜索方向；日]擬牛頓法中的變尺度矩陣，Js[為[:VLX,,B](^A)拉格朗日函數(shù)的一階導(dǎo)數(shù)為VLx,,)=VFx)+(g()A+(ix)(AA(。)Vh()A()8

根據(jù)裝載機(jī)尺寸和工作機(jī)構(gòu)布置要求，計中要給出各設(shè)計變設(shè)量的允許變化范圍。各變量取值范圍如圖6所示。

()7

不等式約束g(≤0函數(shù)毋()0在點(diǎn)展開的二階泰勒i),x=近似式為g(k=g()+(毋()s=oix“),)()9

等式約束h()=0在點(diǎn)展開的二階泰勒近似式為h()=h(XX)+(X)SVh()=0(01)

將式()式()8、9和式(0)1代人(式，6)得二次規(guī)劃子問題為miQSn()=FX)十((VF()S1s[SX)B】

圖6變量取值范圍約束Fg.neorbei6RagfilVaa

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基于虛擬樣機(jī)技術(shù)的裝載機(jī)工作裝置優(yōu)化設(shè)計

何孔德等：于虛擬樣機(jī)技術(shù)的裝載機(jī)工作裝置優(yōu)化設(shè)計基262傳動角約束..表2設(shè)計變量優(yōu)化結(jié)果及目標(biāo)

函數(shù)變化表Ta2OpiztnRsloeinVaibeanareucinb.tmiieutfDsgrldTgtFntaoao

為了提高傳動效率，止機(jī)構(gòu)鎖死，求在整個運(yùn)動過程中，防要各個傳動角在1。7。間變化。在AD0~10之AMS中，過角度測量建立通

傳動角的約束條件。263自動放平約束..

動臂在上限位置卸料后，斗缸閉鎖，轉(zhuǎn)動臂下降到下限位置時，鏟斗自動放平進(jìn)入下一次鏟掘狀態(tài)。通過創(chuàng)建優(yōu)化約束條件來保證自動放平性能。

264最大卸載高度和最小卸載距離約束..

Z

最大卸載高度和最小卸載距離可以分別通過建立測量約束來保證最大卸料高度不小于260mm,小卸料距離大于90mm。0最0265卸載角約束..鼎

卸載角約束通過建立測量約束條件來保證卸載角不小于4。5。

3優(yōu)化設(shè)計31設(shè)計研究.圖7舉升力優(yōu)化迭代曲線Fg7IrUeCueoiigFrei.eavwffnoctLt

在優(yōu)化分析前，對每個設(shè)計變量進(jìn)行設(shè)計研究，算出其對目先計

表3各個約束條件的具體取值Tb3VleoahRetcinCodtna.aufEcsdtnioio

標(biāo)函數(shù)的敏感度系數(shù)，于是可以知道哪些變量對目標(biāo)函數(shù)的影響較大，些影響較小[。從而選擇影響較大的相關(guān)參數(shù)作為目標(biāo)函數(shù)哪的設(shè)計變量進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計。通過各變量的設(shè)計研究分析，出各設(shè)得計變量對目標(biāo)函數(shù)的敏感度系數(shù)，表1所示。如表1敏感度系數(shù)Tb1CeiinfSnivta.ofcetesiyoti

4結(jié)論利用OTE—QPDSSP二次規(guī)劃算法，通過大型機(jī)械系統(tǒng)動力學(xué)軟件AADMS對裝載機(jī)工作裝置進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，到優(yōu)化目的。此優(yōu)化達(dá)方法操作簡單，化速度快，型形象直觀，果提取方便，化效果優(yōu)模結(jié)優(yōu)好?？梢栽谳^大的范圍內(nèi)綜合考慮機(jī)構(gòu)與工藝等方面的要求，而從獲得綜合優(yōu)化的設(shè)計方案，夠適應(yīng)企業(yè)對產(chǎn)品進(jìn)行局部

更新或全能新設(shè)計的需要。

(編輯

姜洪君)

簡介：孔德(93一),,北宜昌人，士，事振動、ADC何17男湖碩從C/AE研究；方子帆(93一)男，北省黃岡市人，授，士