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王志红1,2 尹咚咚1 卢梦成1 秦 可21 武汉理工科大学新颖公共汽车零元件本领湖北省中心试验室 武汉 4300702 公共汽车零元件本领湖北省共同革新重心 武汉 430070
摘 要: 以某高空功课车变幅液压缸处构造的铰点场所为自变量，以变幅液压缸受力最大值最小创造优化安排目的，经过仿真软硬件adams 举行优化领会，截止表白，优化后的铰点场所越发有理，革新了变幅液压缸的受力，最大受力减小了26.9%，贬低了对液压体例的压力报复，延迟了液压缸运用寿命。
要害词：高空功课平台；变幅组织；adams；优化
中图分门别类号： u469.6 文件标识码：a 作品编号：1001-0785（2018）07-0080-04
0 弁言舒卷臂式高空功课车基础臂与底座处的变幅液压缸接受着上车构造的十足重力，经过变换长度，安排臂架与底盘之间的夹角，共同功课臂的舒卷将功课职员输送到指定场所。变幅组织液压缸铰点场所的安置径直感化液压缸受力和完全的紧凑性，从而感化体例的宁静性及真实性[1]。正文借助能源学领会软硬件adams，以舒卷臂臂架变幅液压缸铰点场所坐标为安排变量，液压缸受力最大值为目的因变量，对此变幅组织液压缸铰点场所举行优化安排。与保守的领会法和作图法比拟，该本领大略、可视性强，不妨获得铰点场所*发的更普遍的感化性，为一致的构造优化题目供给了表面参考。
1 高空功课车概括高空功课车重要构造如图1 所示，囊括公共汽车底盘、副井架和上车构造，上车构造中处事臂的长度由内置舒卷液压缸遏制，变幅观点则由变幅液压缸遏制，变幅液压缸受力最大，其受力情景对所有高空功课车处事的真实性和运用寿命起着至关要害的效率。
1. 调平液压缸 2. 副井架 3. 液压支腿 4. 公共汽车底盘 5. 反转平台 6. 变幅液压缸 7. 处事臂 8. 处事平台图1 高空功课车整车构造表示图
2 变幅组织三铰点数学模子的创造对变幅组织模子举行简化，创造有理的优化数学模子，再不于创造相映的领会表白式。举行构造简化后的数学模子如图2 所示，变幅构造的三铰点是指变幅液压缸与基础臂铰接的上铰点、变幅液压缸与反转平台铰接的下铰点以及基础臂与反转底座的铰接点，三铰点的简直场所如图2 中的o、a、b 所示。正文以所有上车为接洽东西，假如此时图2 中的变幅观点为α ，处事臂居于变幅观点最大时处事幅度状况。如图2 所示，坐标原点树立在反转重心，x 轴为程度目标，y 轴为竖直目标，记o 点坐标（x o，y o），a 点坐标（x a，y a），而b 点的场所随臂架的变幅而变革，其场所不妨用已知的l1、l2、l3 以及变幅观点α 表白，个中l1 是o 点到臂体重心线的笔直隔绝，l2 是b 点到臂体重心线的笔直隔绝，l3 为o 点与b 点之间的隔绝沿臂体重心线目标的投影，l4 为臂体与处事平台中心到o 点隔绝沿臂体重心线目标的投影，l5 为臂体总参谋长度，l 为o 点到变幅液压缸ab 的笔直隔绝，f 为变幅液压缸接受的压力，g 为臂体与处事平台的品质，q 为外载荷，m 为外载荷平移至新效率点所*发的附加动量矩[2]。
图2 变幅组织三铰点构造表示图
该高空功课车上车的重要参数如次：外载荷m=150 kg，臂体与处事平台的总品质g=1 355 kg，臂体十足伸出的总参谋长度l5=22 200 mm，臂体与处事平台中心到o 点隔绝沿臂体重心线目标的投影 l4=7 792 mm。
3 高空功课车变幅液压缸三铰点的仿真优化 3.1 决定安排变量对变幅液压缸三铰点 o、a、b 的场所举行优化，可选xo、yo、xa、ya、l1、l2、l3 动作优化安排变量，因 l1、l2 变化范畴较小，且对变幅组织的个性感化不大，故将 l1、l2 动作常数处置，5 个安排变量矢量表白式为
3.2 假造原型机的建立模型鉴于上述安排变量，在adams中举行参数化建立模型，见图3。在adams 中，模子的简直好多形势对领会计划截止感化很小，重要将各元件的构造属性、构造尺寸付与假造原型机模子中[3]，建立模型进程中，将安排变量的参数与三个铰点举行关系。实行参数化建立模型后，对各元件举行牵制处置。正文重要举行变幅组织仿真及优化安排接洽, 所以，将在变幅举措中对立停止的底座与大地用恒定副贯穿，基础臂与其余伸臂之间举行固联，臂架与底座、液压缸与臂架、液压缸与底座均用回旋副贯穿，液压缸筒与液压缸杆之间创造圆柱副并在此圆柱副上增添滑移启动。
1．回旋副 2. 圆柱副 3. 回旋副 4. 恒定副图3 假造原型机模子
3.3 决定目的因变量以臂体在所有变幅范畴内疏通时变幅液压缸受力最大值为目的因变量, 纵然变幅液压缸受力最大值最小编作目的因变量。
对于o 点取矩，由动量矩平稳公式Σmo=0 可得
由上述公式不妨看出，当决定变幅观点α 时，变幅液压缸的受力可实足由上述5 个优化安排变量表白，因变量表白式为f=f(x)。从液压缸受力表白式不妨看出，当变幅观点为决定值时，惟有处事臂到达此观点时的最大处事幅度时，f 才会到达最大值。为商量当处事臂到达最大处事幅度时展示液压缸受力最大值的变幅观点，在adams 中对组织举行升起仿真，变幅观点和仿真功夫为正关系，当上述5 个安排变量居于初始树立值时，以仿真功夫为自变量，以液压缸受力为因变量值，在adams 中绘图，如图4 所示。与领会计划比较不妨看出其趋向普遍，表明在adams中创造的建立模型是精确的。
图4 变幅进程中液压缸受力
从图4 不妨看出，跟着变幅观点的减少，液压缸受力有减小的趋向，而当液压缸居于开始功夫即变幅观点为-12°时，变幅液压缸受力最大，f=fmax(x)。故优化目的因变量为初始功夫的液压缸受力，在adams 中树立为所有仿真进程中液压缸受力的最大值。
3.4 决定牵制前提对组织举行优化须要举行多上面优化[4]。正文牵制前提囊括优化安排变量边境牵制、变幅液压缸舒卷比牵制、变幅液压缸构造尺寸牵制、臂架伤害截面应力牵制。1）优化安排变量边境牵制5 个安排变量的变革范畴见表1。
按照安排规则，安排变量应在表1 所述的范畴内，由此创造边境牵制为
2）变幅液压缸路途牵制按照安置前提及液压缸自己的规范规格，控制液压缸在变幅大肆功夫的长度，有
lmin、lmax 可按照安排数据及液压缸的规范型号决定。
3）变幅液压缸鞲鞴杆宁静性牵制由压杆宁静公式决定变幅液压缸鞲鞴杆宁静性牵制前提为
上式中nk 为安定系数，此处取nk=3.5。fr 为临界压力，正文将所有液压缸好像看成一个与鞲鞴杆等截面包车型的士杆件，属于悠长压杆，故临界压力可用欧拉公式计划求得，有
式中：e 为资料的弹性模量； i 为鞲鞴杆横截面弹性矩，mm4；d 为鞲鞴杆直径，mm；μ 为长度折算因子，此处两头铰接，故μ =1； l 为液压缸的安置长度。
3.5 优化计划在adams 中举行优化计划没辙运用交互式仿真遏制，必需运用剧本遏制仿真[5]，创造相映剧本，仿真典型采用为能源学仿真。在优化计划的完全树立中，优化目的树立为使液压缸受力最大值最小。
4 优化截止从图5 不妨看出，在迭代举行到第三步时，目的因变量到达了最优值，即变幅液压缸受力的最大值到达最小，到达了所诉求的优化目的。
图5 液压缸受力最大值随优化迭代度数的变革
历次迭代液压缸所有变幅进程中受力变革如图6 所示，第2 次和第3 次的受力弧线实足重合，表白优化实行。从adams 软硬件优化的窗口消息不妨看到变幅液压缸三铰点优化前后坐标值的变革，如表2 所示。
图6 历次迭代液压缸所有变幅进程受力
从图6 不妨丈量出液压缸受力最大值在优化前后的变革，优化前为33 927.7 n， 优化后为24 798.3 n，优化后的液压缸受力最大值贬低了26.9%，优化博得了较好的功效。
5 论断经过adams 的疏通学仿真领会所有疏通进程获得了变幅液压缸的受力变革。为减小变幅液压缸的受力极值，对功课臂变幅组织的三个铰点举行优化领会，优化截止可革新液压缸的受力，获得越发有理的铰点安置参数，到达缩小变幅液压缸最大受力的手段，表白该优化本领可行灵验，为其余一致组织的安排供给了新思绪。从仿真截止还不妨创造，臂架与底座铰点越邻近塔台火线，变幅液压缸与底座铰点越邻近塔台大后方，越利于于革新变幅液压缸的受力情景，但因为底座总体构造不承诺变量取更大的范畴，所以最优解只能落在取值范畴的边境上，证明变幅组织单目的优化生存确定的控制性。
为了更好地普及高空功课车的完全本能，应从完全构造观点举行多目的优化安排接洽，如商量侧翻等控制[6]。从仿真截止还不妨看出，该优化对液压缸受力的振动也有所革新，优化后变幅液压缸受力的差值减小，表白液压缸受力越发平均，振动性更小，这利于于延迟液压缸的运用寿命，该优化办法可为一致组织液压缸的选型安排供给表面按照[7，8]。
参考文件[1] 钱森. 鉴于matlab/simscape 的公共汽车吊车变幅组织的优化与仿真[j]. 板滞传动，2012，36（8）：40-44.[2] 郜普刚，赵振峰，郭艳枝 . 折臂式随车吊车变幅组织参数化模子的创造［j］．专用公共汽车，2014 (9)．[3] 郑夕健．鉴于adams 的公共汽车吊车变幅组织优化安排[j].板滞电子，2008（7）：3-5.[4] 戴成．鉴于adams 的吊管机配重组织能源学仿真与构造优化[j]. 工程板滞，2011（3）:88-90.[5] 李增刚. adams 初学详解与范例( 第2 版)[m]. 北京：国防产业出书社, 2014.[6] 郑夕健, 张璇, 费烨. 鉴于adams 的公共汽车吊车变幅组织优化安排[j]. 板滞与电子, 2008(7):3-5.[7] 滕延伟, 滕儒民, 陈礼, 等. 鉴于一致表面的高空功课车变幅组织优化安排[j]. 板滞安排，2014(5):58-62.[8] 朱玉乾. 舒卷臂式高空功课车有限元领会及变幅组织铰点场所优化[d]. 秦皇岛：燕山大学, 2015.