基于工作裝置優(yōu)化的裝載機(jī)卸載沖擊研究

史英良,侯 亮,祝青園,翟繼盾,卜祥建

(廈門大學(xué) 機(jī)電工程系 福建 廈門 361005)

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基于工作裝置優(yōu)化的裝載機(jī)卸載沖擊研究

史英良,侯 亮,祝青園,翟繼盾,卜祥建

(廈門大學(xué) 機(jī)電工程系 福建 廈門 361005)

裝載機(jī)卸載過程中載荷的急劇變化會對車體產(chǎn)生劇烈沖擊,導(dǎo)致舒適性下降,同時會降低部件的壽命,因此對卸載沖擊進(jìn)行研究,擬通過對工作裝置的優(yōu)化設(shè)計(jì)來降低該沖擊.首先構(gòu)建了工作裝置各部件的力學(xué)模型,分析了卸載過程中力的傳遞路徑和機(jī)理;通過試驗(yàn)分析了鏟斗油缸的載荷峰值,對卸載沖擊過程進(jìn)行了量化和表征;最后,基于參數(shù)化建模,采用序列二次規(guī)劃算法(SQP)對工作裝置進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì).仿真結(jié)果表明:優(yōu)化后的沖擊載荷峰值降低了約38%.該研究可為工作裝置疲勞壽命和作業(yè)舒適性的研究提供一定的基礎(chǔ).

卸載沖擊; 工作裝置; ADAMS; 序列二次規(guī)劃算法; 優(yōu)化

輪式裝載機(jī)是一種廣泛應(yīng)用于公路、鐵路、港口、碼頭和礦山等工程和城市建設(shè)場所的鏟土運(yùn)輸機(jī)械,其主要功能是對松散物料進(jìn)行鏟裝及短距離運(yùn)輸作業(yè).裝載機(jī)的工作裝置是用于實(shí)現(xiàn)裝卸作業(yè)的帶液壓缸的空間多桿機(jī)構(gòu),其結(jié)構(gòu)如圖1所示.

裝載機(jī)在作業(yè)時,動臂油缸不動,工作裝置依靠鏟斗油缸的伸縮使鏟斗繞其與動臂的鉸點(diǎn)轉(zhuǎn)動,完成物料的裝載和卸載.在卸載過程中,載荷的急劇變化會對裝載機(jī)車體產(chǎn)生劇烈沖擊,導(dǎo)致舒適性下降,同時會降低部件的壽命.目前,對裝載機(jī)工作裝置的研究都集中在如何提高其平移性和自動放平性能方面,而對工作裝置卸載過程中所受沖擊的研究較少.因此,以減小卸載工況下工作裝置所受沖擊為目標(biāo)對工作裝置進(jìn)行優(yōu)化,對提高駕駛員的作業(yè)舒適性,延長部件使用壽命具有重要的意義.

圖1 裝置機(jī)工作裝置

裝載機(jī)工作裝置的優(yōu)化方法大致可分為兩類:

(1) 基于計(jì)算機(jī)編程的優(yōu)化設(shè)計(jì).黃洪鐘[1]等給出了集神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遺傳算法于一體的裝載機(jī)工作裝置多目標(biāo)滿意優(yōu)化算法;潘雙夏[2]等應(yīng)用優(yōu)化軟件Prodopt采用仿生物進(jìn)化方法對裝載機(jī)的正轉(zhuǎn)八連桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行了多目標(biāo)優(yōu)化;申文清[3]等建立了反轉(zhuǎn)六連桿機(jī)構(gòu)的數(shù)學(xué)模型,并使用MATLAB軟件編程對數(shù)學(xué)模型進(jìn)行了優(yōu)化研究.

(2) 基于虛擬樣機(jī)的參數(shù)化優(yōu)化設(shè)計(jì).高秀華[4]等基于機(jī)械系統(tǒng)動力學(xué)軟件ADAMS對裝載機(jī)工作裝置中的各主要桿件進(jìn)行了參數(shù)化,創(chuàng)建了裝載機(jī)工作裝置的虛擬樣機(jī)優(yōu)化模型;侯亮[5]等提出了一種基于ADAMS的裝載機(jī)正轉(zhuǎn)八桿機(jī)構(gòu)工作裝置的多目標(biāo)優(yōu)化與仿真方法.基于虛擬樣機(jī)的優(yōu)化設(shè)計(jì)相對與計(jì)算機(jī)編程的優(yōu)化設(shè)計(jì)具有建模簡單、控制容易、可視性強(qiáng)、分析全面、編程量少的優(yōu)點(diǎn)[6],故本文選擇此法對工作裝置進(jìn)行了優(yōu)化.

1 工作裝置受力模型

為了研究卸載沖擊在工作裝置各部件之間的傳遞路徑,我們需要建立裝載機(jī)工作裝置的受力模型,對各部件的受力情況進(jìn)行分析.為便于分析和計(jì)算,我們做出如下假設(shè):① 假設(shè)卸載工況為對稱受載工況[7],由于工作裝置是對稱結(jié)構(gòu),故動臂兩側(cè)受到大小相等、方向相同的載荷作用;②不考慮機(jī)構(gòu)運(yùn)動存在的加速度對機(jī)構(gòu)受力的影響,將該過程看作是一個受力平衡狀態(tài);③不考慮鏟斗、前車架與裝載機(jī)工作裝置各構(gòu)件之間的關(guān)系,假設(shè)它們彼此互不影響.這樣就可以利用工作裝置一側(cè)的受力情況來代替整個工作裝置的受力情況.

在進(jìn)行工作裝置各構(gòu)件受力的計(jì)算時,首先以鏟斗為受力分離體,去掉約束以反力代替,然后,根據(jù)構(gòu)件中的連接順序,依次求出各構(gòu)件的受力.規(guī)定任何構(gòu)件中力的符號以拉力為正,壓力為負(fù).此時,工作裝置各構(gòu)件的受力簡圖如圖2所示.

以鏟斗為分離體,根據(jù)平衡原理可列出其靜力學(xué)平衡方程式,即:

∑MA=0,PBcosα1(l5+l6)+Gl5=PBsinα1l7

(1)

∑FX=0,PAY=G+PBcosα1

(2)

∑FY=0,PAX=PBsinα1

(3)

式中:G為物料重力;PB為鏟斗與連桿鉸接點(diǎn)的作用力;PAX,PAY為鏟斗與動臂鉸接點(diǎn)的作用力;MA為A點(diǎn)的力矩;α1為PB與豎直方向的夾角;l5為A點(diǎn)與G點(diǎn)的水平距離;l6為B點(diǎn)與G點(diǎn)的水平距離;l7為A點(diǎn)與B點(diǎn)的豎直距離;Fx,Fy分別指代水平方向和豎直方向的力.

以連桿為分離體,將連桿視為二力桿,則根據(jù)二力平衡原理,作用于連桿兩端的力大小相等,方向相反,即:

PB=PC

(4)

式中:PC為搖臂與連桿鉸接點(diǎn)的作用力.

以搖臂為分離體,將鏟斗油缸視為二力桿,則搖臂與鏟斗油缸鉸點(diǎn)的作用力可用沿油缸方向的力PE表示,由∑MD=0,得

(5)

式中:MD為D點(diǎn)的力矩;α3為PE與豎直方向的夾角;l2為D點(diǎn)與E點(diǎn)的水平距離;l3為C點(diǎn)與D點(diǎn)的水平距離;l4為C點(diǎn)與E點(diǎn)的豎直距離.

圖2 工作裝置受力簡圖

在卸載工況下,作業(yè)過程是通過鏟斗油缸的伸縮完成,而沖擊也是經(jīng)由鏟斗、連桿、鏟斗油缸等組成的工作裝置傳遞到前車架.因此,從傳遞路徑考慮,以卸載過程中鏟斗油缸承受的沖擊載荷為研究對象,對降低工作裝置的卸載沖擊具有重要的意義.

2 試驗(yàn)研究與數(shù)據(jù)處理

2.1 鏟斗油缸受力試驗(yàn)研究

根據(jù)以上的分析得知,我們需要對卸載過程中鏟斗油缸承受的沖擊載荷進(jìn)行研究.通過測量液壓油缸有桿腔和無桿腔的壓力,并利用油缸和活塞桿的尺寸可以間接計(jì)算得到液壓缸的受力大小.其原理如圖3所示,設(shè)鏟斗油缸有桿腔壓力為p1,無桿腔壓力為p2,活塞桿直徑為d,油缸內(nèi)徑為D,則活塞桿的受力大小F為:

(6)

圖3 液壓缸受力間接計(jì)算簡圖

將壓力傳感器安裝在鏟斗油缸的進(jìn)油口和回油口來測試裝載機(jī)卸載工況下有桿腔和無桿腔的壓力.傳感器安裝現(xiàn)場如圖4所示.

圖4 振動測試基本原理圖

振動測試的基本原理見圖4,由加速度傳感器將加速度信號轉(zhuǎn)換成電信號輸入振動分析設(shè)備上,然后由計(jì)算機(jī)軟件記錄所有的電壓值,完成對各測點(diǎn)數(shù)據(jù)的采集,試驗(yàn)共進(jìn)行了5次.通過式(6)計(jì)算得到鏟斗油缸在卸載工況下的受力變化,如圖5所示,5次試驗(yàn)的沖擊載荷峰值如表1所示.

2.2 基于小樣本方法的區(qū)間估計(jì)

通過試驗(yàn)得到的樣本,還需要根據(jù)一定的正確度與精確度的要求,構(gòu)造出適當(dāng)?shù)膮^(qū)間,以作為參數(shù)的真值所在范圍的估計(jì).依據(jù)數(shù)理統(tǒng)計(jì)的方法[9],假設(shè)總體X服從正態(tài)分布N(μ,σ2),x1,x2,…,xN為X的一個小樣本,則在總體方差未知的情況下,總體均值μ的1-α置信區(qū)間為:

圖5 卸載工況鏟斗油缸受力變化曲線

峰值受力/kN1212.12174.13160.14156.65147.1

(7)

3 工作裝置的優(yōu)化設(shè)計(jì)

3.1 虛擬樣機(jī)模型的建立與驗(yàn)證

圖6 虛擬樣機(jī)模型

建模過程中需要在圖5中A～I(xiàn)各鉸點(diǎn)處根據(jù)真實(shí)坐標(biāo)值創(chuàng)建POINT點(diǎn),使用ADAMS的建模工具分別創(chuàng)建動臂、搖臂、鏟斗、連桿、動臂油缸和鏟斗油缸,并對三維模型進(jìn)行裝配;然后在各鉸點(diǎn)處創(chuàng)建鉸接副,在動臂油缸、鏟斗油缸的活塞桿與缸筒之間建立圓柱副;利用IF函數(shù)和STEP函數(shù)表達(dá)式,根據(jù)設(shè)計(jì)要求確定動臂油缸和鏟斗油缸的運(yùn)動規(guī)律并施加載荷,使活塞桿實(shí)現(xiàn)伸縮,以模擬卸載工況.經(jīng)過仿真分析得到鏟斗油缸沖擊載荷為151140 N,位于3.2中分析得到的置信度為95%的置信區(qū)間內(nèi),初步驗(yàn)證了模型的正確性.

3.2 工作裝置的優(yōu)化研究

3.2.1 參數(shù)化設(shè)計(jì)點(diǎn)

工作裝置的鉸點(diǎn)中B,C,D,E,F,G 6個鉸點(diǎn)對連桿鏟斗的受力影響較大,考慮到優(yōu)化的目標(biāo)為鏟斗油缸的受力變化,利用ADAMS的參數(shù)化功能將這6個關(guān)鍵點(diǎn)的橫縱坐標(biāo)依次參數(shù)化.同時考慮到鏟斗油缸的運(yùn)動速度對其受力影響較大,故將鏟斗油缸的運(yùn)動速度也進(jìn)行參數(shù)化,共生成13個設(shè)計(jì)變量.最后根據(jù)裝載機(jī)設(shè)計(jì)要求確定每個設(shè)計(jì)變量的取值范圍.

3.2.2 確定目標(biāo)函數(shù)

設(shè)計(jì)規(guī)劃中的很多問題都是多目標(biāo)優(yōu)化問題.多目標(biāo)優(yōu)化問題的數(shù)學(xué)描述由目標(biāo)函數(shù)、決策變量、約束條件組成.一般多目標(biāo)優(yōu)化數(shù)學(xué)描述如下:

(8)

式中:x為優(yōu)化變量;f(x)為目標(biāo)函數(shù)的總體加權(quán)值;fi(x)為第i個目標(biāo)函數(shù);gi(x)為第i個約束函數(shù);u和l分別為優(yōu)化變量取值范圍的最大值和最小值;En意為u和l數(shù)值取自實(shí)數(shù)空間.

本文采用主要目標(biāo)法,主要目標(biāo)法是選擇一個目標(biāo)作為主要目標(biāo),將其他目標(biāo)轉(zhuǎn)化成約束條件.利用ADAMS的測量功能,將鏟斗油缸與搖臂鉸點(diǎn)處沖擊載荷的值設(shè)為優(yōu)化目標(biāo),通過對工作裝置的受力分析可知,該鉸點(diǎn)受力即可反映鏟斗油缸的受力.

3.2.3 建立約束

設(shè)計(jì)變量的任何一組值,都是一個“設(shè)計(jì)方案”,所謂“最優(yōu)設(shè)計(jì)”實(shí)際是滿足某些設(shè)定限制條件的設(shè)計(jì)方案中最好的設(shè)計(jì)方案.這些限制總稱為“設(shè)計(jì)約束”.根據(jù)裝載機(jī)的工作條件,在ADAMS環(huán)境下,從以下幾個方面對優(yōu)化模型進(jìn)行約束.

(1) 變量取值范圍約束 根據(jù)裝載機(jī)尺寸和工作機(jī)構(gòu)布置要求,合理設(shè)計(jì)中要給出各設(shè)計(jì)變量的允許變化范圍.本文設(shè)定每個坐標(biāo)變量的變化范圍為-10～+10 mm,油缸速度的變化范圍為-20～+20 mm·s-1.

《刀塔2》完整繼承了原作《DOTA》一百多位的英雄，并脫離了上一代作品《DOTA》所依賴的《魔獸爭霸Ⅲ》引擎的多人即時對戰(zhàn)游戲，《刀塔2》的世界由天輝和夜魘兩個陣營所轄區(qū)域組成，有上、中、下三條主要的作戰(zhàn)道路相連接，中間以河流為界。每個陣營分別由五位玩家所扮演的英雄擔(dān)任守護(hù)者，他們將以守護(hù)己方遠(yuǎn)古遺跡并摧毀敵方遠(yuǎn)古遺跡為使命，通過提升等級、賺取金錢、購買裝備和擊殺敵方英雄等手段達(dá)成勝利。

(2) 傳動角約束 為了提高傳動效率,防止機(jī)構(gòu)鎖死,要求在整個運(yùn)動過程中,各個傳動角在10°～170°之間變化.故在ADAMS中,須施加傳動角約束,即:

(9)

通過建立測量 FUNCTION_MEA_1 創(chuàng)建約束 OPT_CONSTRAINT_1(10°≤∠BEF),表達(dá)式為:10d-INCANG(MARKER_53,MARKER_56,MARKER_51);通過測量 FUNCTION_MEA_2可創(chuàng)建約束 OPT_CONSTRAINT_2(∠BEF≤170°),表達(dá)式為:INCANG(MARKER_53,MARKER_56,MARKER_51)-170d.同理可創(chuàng)建約束實(shí)現(xiàn)10°≤∠GFE≤170°,10°≤∠BCD≤170°.

(3) 最大卸載高度和最小卸載距離約束 可以通過建立優(yōu)化約束CONSTMaxH:3100-DY(MARKER_26)和CONSTmindistance:1914+DX(MARKER_26)來保證最大卸載高度和最小卸載距離,最大卸料高度不小于3 100 mm,最小卸料距離大于900 mm.

(4) 卸載角約束 通過建立約束條件CONSTXLAngle:45d-AZ(MARKER_26)來保證卸載角不小于45°.

(5) 轉(zhuǎn)斗油缸穩(wěn)定性及結(jié)構(gòu)約束 考慮轉(zhuǎn)斗油缸伸長的穩(wěn)定性時,要求油缸最大長度和最小長度之比不小于1.6,且最小長度應(yīng)符合油缸設(shè)計(jì)規(guī)范.在ADAMS中通過控制每階段油缸的運(yùn)動速度來控制鏟斗油缸的行程.

3.2.4 序列二次規(guī)劃(SQP)算法

ADAMS中提供了兩種優(yōu)化算法來求解有約束的優(yōu)化問題:序列二次規(guī)劃算法(SQP)和廣義既約梯度算法(GRG).GRG算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,而序列二次規(guī)劃(SQP)算法被認(rèn)為是目前最先進(jìn)的非線性規(guī)劃計(jì)算方法.

本文采用的是SQP算法,該算法是利用擬牛頓法(變尺度法)來近似構(gòu)造海賽(Hessian)矩陣,以建立二次規(guī)劃子問題,因此又稱為約束變尺度法.SQP是通過拉格朗日函數(shù)將原問題轉(zhuǎn)化為二次規(guī)劃子問題,通過求解二次規(guī)劃子問題得到迭代的搜索方向,沿搜索方向進(jìn)行一維搜索,找到迭代的步長,通過迭代最終得到問題的最優(yōu)解[8].

優(yōu)化問題的數(shù)學(xué)模型為:

minF(X) X∈Rn

(10)

s.t. gj(X)≤0 j=1,2,…M

(11)

hk(X)=0 k=1,2,…L

(12)

u≤X≤n u,n∈Rn

(13)

式中:X為優(yōu)化變量;F(X)為目標(biāo)函數(shù);gj(X)為第j個不等式約束函數(shù);hk(x) 為第k個等式約束函數(shù);n和u分別為優(yōu)化變量取值范圍的最大值和最小值;Rn意為u和l數(shù)值取自實(shí)數(shù)空間,對應(yīng)的拉格朗日函數(shù)為:

L(X,λ1,l2)=F(X)+λ1gj(X)+λ2hk(X)

(14)

式中:λ1,λ2為約束函數(shù)的加權(quán)因子.

在Xk點(diǎn)展開的二階泰勒近似式為

(15)

拉格朗日函數(shù)的一階導(dǎo)數(shù)為

F(Xk)+

(16)

不等式約束gj(X)≤0,函數(shù)gj(X)=0在Xk點(diǎn)展開的二階泰勒近似式為

gj(Xk+1)=gj(Xk)+(gj(Xk))TSk=0

(17)

等式約束hk(X)=0在Xk點(diǎn)展開的二階泰勒近似式為

hk(Xk+1)=hk(Xk)+(hk(Xk))TSk=0

(18)

將式(13)—(15)代入(12)式,得二次規(guī)劃子問題:

s.t.gj(Xk)+gj(Xk)TS≤0

hk(Xk)+hk(Xk)TS=0

(19)

求解上述二次規(guī)劃子問題,得到搜索方向S,沿搜索方向進(jìn)行一維搜索,確定步長?K,并按:

Xk+1=Xk+?KSk

(20)

的格式進(jìn)行迭代,最終得到原問題的最優(yōu)解.

求解式在每次迭代中對應(yīng)不等式約束進(jìn)行判斷,保留其中起作用約束,除掉不起作用的約束,將起作用的約束納入等式約束中,使不等式約束的子問題和只具有等式約束的子問題保持了一致.

3.2.5 優(yōu)化結(jié)果

表2 設(shè)計(jì)變量優(yōu)化結(jié)果

通過主菜單Simulate中的Design-Evaluation選項(xiàng),彈出優(yōu)化設(shè)計(jì)對話框,并根據(jù)優(yōu)化要求進(jìn)行設(shè)置,利用序列二次規(guī)劃算法進(jìn)行多次迭代,優(yōu)化結(jié)果如表2所示.圖7給出了優(yōu)化前后鏟斗油缸的受力曲線圖.在曲線圖中橫坐標(biāo)表示時間變化,縱坐標(biāo)表示鏟斗油缸的受力變化,實(shí)線、虛線分別表示優(yōu)化前后鏟斗油缸的受力曲線.工作裝置的傳動角、卸載距離和卸載高度等均滿足設(shè)計(jì)要求,同時沖擊載荷峰值與原來相比降低了38%,優(yōu)化效果顯著.

5 結(jié)論

本文以裝載機(jī)工作裝置為主要研究對象,通過構(gòu)建裝載機(jī)工作裝置的力學(xué)模型,確定了卸載過程中力的傳遞路徑和機(jī)理;然后利用試驗(yàn)分析了鏟斗油缸的載荷峰值,對卸載沖擊過程進(jìn)行了量化和表征;最后基于參數(shù)化建模,通過試驗(yàn)驗(yàn)證與仿真分析相結(jié)合的方式,將優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)和約束函數(shù)進(jìn)行合理規(guī)劃,采用序列二次規(guī)劃算法(SQP)對工作裝置進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì).仿真結(jié)果表明:優(yōu)化后的沖擊載荷峰值降低了約38%.

圖7 卸載沖擊優(yōu)化結(jié)果

與傳統(tǒng)優(yōu)化方法更注重工作裝置的平移性和自動放平性能相比,本研究以減小工作裝置卸載沖擊為目標(biāo)對工作裝置進(jìn)行了優(yōu)化.該研究為工作裝置的疲勞壽命研究和駕駛員的作業(yè)舒適性的研究提供了一定的基礎(chǔ).

[1] 黃洪鐘,姚新勝,周仲榮.基于滿意度原理的裝載機(jī)工作裝置的多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)[J].機(jī)械工程學(xué)報(bào),2003,39(5):97-103.

HUANG Hongzhong,YAO Xinsheng,ZHOU Zhongrong.Multi-objective optimization design of the working unit of loader based on the satisfactory degree theory[J].Chinese Journal of Mechanical Engineering,2003,39(5):97-103.

[2] 潘雙夏,劉慧斌,馮培恩.裝載機(jī)正轉(zhuǎn)八連桿機(jī)構(gòu)工作裝置的優(yōu)化設(shè)計(jì)[J].同濟(jì)大學(xué)學(xué)報(bào),2001,29(12):1499 -1502.

PAN Shuangxia,LIU Huibin,FENG Peien.Optimization design of 8-bar linkage working mechanism of wheel loaders[J].Journal of Tongji University,2001,29(12):1499-1502.

[3] 申文清,郝愛云,朱志輝,等.基于MATLAB的裝載機(jī)連桿機(jī)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)[J].煤礦機(jī)械,2006,27(4):544-546.

SHEN Wenqing,HAO Aiyun,ZHU Zhihui,et al.Optimization design of loader connecting rod mechanism based on Matlab [J].Coal Mine Machinery,2006,27(4):544-546.

[4] 高秀華,王云超,安二中,等.基于ADAMS的裝載機(jī)工作裝置優(yōu)化[J].計(jì)算機(jī)仿真,2007,24(1):217-221.

GAO Xiuhua,WANG Yunchao,AN Erzhong,et al.Optimization of the working device of loader based on ADAMS[J].Computer Simulation,2007,24(1):217-221.

[5] 侯亮,潘永軍,郭濤,等.裝載機(jī)八桿機(jī)構(gòu)工作裝置多目標(biāo)優(yōu)化與仿真[J].中國工程機(jī)械學(xué)報(bào),2009,7(3):258-264.

HOU Liang,PAN Yongjun,GUO Tao,et al.Multi-objective optimization and simulation on 8-rod-mechanism working device of loaders [J].Chinese Journal of Construction Machinery,2009,7(3):258-264.

[6] 戴文躍,梁昊.裝載機(jī)工作裝置的動力學(xué)仿真與綜合優(yōu)化設(shè)計(jì)[J].吉林大學(xué)學(xué)報(bào):工學(xué)版,2004,34(4):602-605.

DAI Wenyue,LIANG Hao.Dynamic simulation and comprehensive optimum design of working device of loader [J].Journal of Jilin University:Engineering and Technology Edition,2004,34(4):602-605.

[7] 伊星奎.裝載機(jī)工作裝置反轉(zhuǎn)六連桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動學(xué)與動力學(xué)研究[D].長春:吉林大學(xué),2011.

YI Xingkui.Research on kinematics and dynamics about reverse-six-link-mechanism of working device of Loader [D].Changchun:Jilin University,2011.

[8] 羅建.序列二次規(guī)劃算法(SQP)及其在航天器追逃中的應(yīng)用[D].哈爾濱:哈爾濱工業(yè)大學(xué),2012.

LUO Jian.The sequential quadratic programming (SQP) algorithm and applying to pursuit-evasion of the spacecraft [D].Harbin:Harbin Institute of Technology,2012.

[9] 吳文全,察豪.小樣本采樣數(shù)據(jù)的預(yù)處理[J].海軍工程大學(xué)學(xué)報(bào),2004,16(3):66-68.

WU Wenquan,CHA Hao.Preprocessing of small sampling data[J].Journal of Naval University of Engineering,2004,16(3):66-68.

[10] 李增剛.ADAMS入門詳解與實(shí)例[M].北京:國防工業(yè)出版社,2012.

LI Zenggang.Introduction and examples of ADAMS virtual prototyping [M].Beijing:Defense Industry Press,2012.

Unloading impact on loaders based on working device optimizationShi Ying-liang,Hou Liang,Zhu Qing-yuan,Zhai Ji-dun,Bu Xiang-jian

Due to the significant loading variations under unloading conditions of loaders,the reductions of comfort and component life cycle occur.By applying design optimization on working device for impact reduction,the mechanical model is first established for device components to analyze the force transmission path and mechanism.Then,the loading peaks are experimentally analyzed on bucket cylinder for quantitative representation.Based on parametric modeling,the optimization design is finally conducted using sequential quadratic programming (SQP) algorithm.Therein,it is detected from simulation results that the impact loading peak reduces by 38%.In addition,this approach sets a basis on fatigue life and operational comfort studies.

unloading impact; working device; ADAMS; SQP algorithm;optimization

“十二五”國家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目(2013BAF07B04)；國家自然科學(xué)基金青年基金項(xiàng)目(51205331)；福建省高端裝備制造協(xié)同創(chuàng)新中心

史英良(1990-),男,碩士。E-mail:shiyl_0903@126.com

TB 53

A

1672-5581(2016)01-0044-06

(Department of Mechanical and Electrical Engineering,Xiamen University,Xiamen 361005,China)