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基于虛擬樣機技術的裝載機工作裝置優(yōu)化設計

第37卷第3期21年6月00

拖拉機與農用運輸車TrcoatrFamasotrrTrnpre

V0.7No313.

Jn201ue,0

基于虛擬樣機技術的裝載機工作裝置優(yōu)化設計何孔德，方子帆(峽大學機械與材料學院，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，這種方法被認為是目前最先進的非線性規(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函數將原問題轉化為二次規(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，搜索方向進行~維搜索，到迭代的步長，過沿找通

標函數是舉升油缸的舉升力。利用AADMS的測量功能，建立運行過

程函數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)化問題的數學模型為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確定設計變量.

^(

)≤0k=12,,,…L≤X≤i=12…,,,Ⅳ

()3()4

根據優(yōu)化目，標利用AASDM參數化功能將GFED,,,,,,cBA等7個關鍵點的橫坐標、縱坐標值依次參數化，生成14個設計變量【j5。26確定設計變量約束條件.

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

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

在點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)拉格朗日函數的一階導數為VLx,,)=VFx)+(g()A+(ix)(AA(。)Vh()A()8

根據裝載機尺寸和工作機構布置要求，計中要給出各設計變設量的允許變化范圍。各變量取值范圍如圖6所示。

()7

不等式約束g(≤0函數毋()0在點展開的二階泰勒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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基于虛擬樣機技術的裝載機工作裝置優(yōu)化設計

何孔德等：于虛擬樣機技術的裝載機工作裝置優(yōu)化設計基262傳動角約束..表2設計變量優(yōu)化結果及目標

函數變化表Ta2OpiztnRsloeinVaibeanareucinb.tmiieutfDsgrldTgtFntaoao

為了提高傳動效率，止機構鎖死，求在整個運動過程中，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，轉動臂下降到下限位置時，鏟斗自動放平進入下一次鏟掘狀態(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)化設計31設計研究.圖7舉升力優(yōu)化迭代曲線Fg7IrUeCueoiigFrei.eavwffnoctLt

在優(yōu)化分析前，對每個設計變量進行設計研究，算出其對目先計

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

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

4結論利用OTE—QPDSSP二次規(guī)劃算法，通過大型機械系統(tǒng)動力學軟件AADMS對裝載機工作裝置進行優(yōu)化設計，到優(yōu)化目的。此優(yōu)化達方法操作簡單，化速度快，型形象直觀，果提取方便，化效果優(yōu)模結優(yōu)好?？梢栽谳^大的范圍內綜合考慮機構與工藝等方面的要求，而從獲得綜合優(yōu)化的設計方案，夠適應企業(yè)對產品進行局部

更新或全能新設計的需要。

(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