一种拉臂装置多目标机构优化方法
【技术领域】
[0001] 本发明一种拉臂装置多目标机构优化方法，属于拉臂装置技术领域。
【背景技术】
[0002] 现有的拉臂装置存在液压系统的压力高，这给液压系统的稳定性和可靠性带来危 害，整个拉臂装置的可靠性差。
【发明内容】
[0003] 本发明克服了现有技术存在的不足，提供了一种拉臂装置多目标机构优化方法， 通过优化可以有效降低拉臂装置的系统压力，增加系统稳定性，减少液压件成本，降低结构 负荷。可用于各吨位拉臂装置的总体设计过程，为拉臂的结构分布提供合理的解决方案。
[0004] 为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种拉臂装置多目标机构优 化方法，按以下步骤执行：
[0005] 第一步：以整装工况举升缸最大压力为主要目标函数，以自卸工况举升缸最大压 力为从动目标，以转臂与副车架铰接点、举升臂与转臂铰接点、举升缸与举升臂铰接点、举 升缸与副车架铰接点及钩心位置为设计变量，对拉臂装置进行优化；
[0006] 第二步：确定自卸工况中，初始状态下其压力达到极值，同理，在整装工况下，油缸 在初始状态下压力最大，以两工况下拉臂对应姿态进行设计变量初始值设定，通过静力学 计算得到油缸压力值；
[0007] 第三步：限定主要目标与从动目标在优化过程中保持差值在IMPa之内，保证两目 标函数同时进行优化；
[0008] 第四步：通过约束条件，限定2X油缸最短长度-油缸最长长度》280mm，保证举 升缸安装条件，限定自卸最大角度多50°，确保垃圾倾倒大于安息角，同时保证在整装工况 下，油缸伸至最长时与整装初始工况下的钩心竖直高度大于200mm，保证拉臂能够顺利钩取 车厢；
[0009] 第五步：自卸初始工况、整装初始状态以及油缸最长状态下，代表相同铰接点的各 设计变量坐标相对转动点位置保持一致，从而保证优化后各设计点的统一性；
[0010] 第六步：钩心设计变量在自卸初始工况、整装初始工况以及油缸最长状态下，优化 时其竖直坐标保持不变，从而保证车厢的顺利安装；
[0011]第七步：优化过程通过ADAMS软件编程实现。
[0012] 本发明与现有技术相比具有的有益效果是：本发明是基于拉臂装置的具体使用要 求而设计，经过有效的机构优化后，可有效减低液压系统的压力，增加液压系统的稳定性和 可靠性，提高结构件的可靠性。
【附图说明】
[0013] 下面结合附图对本发明做进一步的说明。
[0014] 图1为本发明拉臂自卸初始工况与整装初始工况参数点示意图。
[0015] 图2为本发明中拉臂整装初始工况与油缸最长状态参数点示意图。
[0016] 图3为本发明中自卸举升角约束条件示意图。
[0017] 图4为本发明中6吨拉臂优化模型。
【具体实施方式】
[0018] 本发明一种拉臂装置多目标机构优化方法，按以下步骤执行：
[0019] 第一步：以整装工况举升缸最大压力为主要目标函数，以自卸工况举升缸最大压 力为从动目标，以转臂与副车架铰接点、举升臂与转臂铰接点、举升缸与举升臂铰接点、举 升缸与副车架铰接点及钩心位置为设计变量，对拉臂装置进行优化；
[0020] 第二步：确定自卸工况中，初始状态下其压力达到极值，同理，在整装工况下，油缸 在初始状态下压力最大，以两工况下拉臂对应姿态进行设计变量初始值设定，通过静力学 计算得到油缸压力值；
[0021] 第三步：限定主要目标与从动目标在优化过程中保持差值在IMPa之内，保证两目 标函数同时进行优化；
[0022] 第四步：通过约束条件，限定2X油缸最短长度-油缸最长长度多280mm，保证举 升缸安装条件，限定自卸最大角度多50°，确保垃圾倾倒大于安息角，同时保证在整装工况 下，油缸伸至最长时与整装初始工况下的钩心竖直高度大于200mm，保证拉臂能够顺利钩取 车厢；
[0023] 第五步：自卸初始工况、整装初始状态以及油缸最长状态下，代表相同铰接点的各 设计变量坐标相对转动点位置保持一致，从而保证优化后各设计点的统一性；
[0024] 第六步：钩心设计变量在自卸初始工况、整装初始工况以及油缸最长状态下，优化 时其竖直坐标保持不变，从而保证车厢的顺利安装；
[0025] 第七步：优化过程通过ADAMS软件编程实现。
[0026] 1.设计变量选取
[0027] 设计变量是优化计算的基本元素，ADAMS通过设计变量的变化取值，从而在迭代计 算中得到最优解，在本模型中，设计变量为各部件连接点的坐标值。设计变量的定义及取值 范围如表1、图1及图2所示。
[0028]表1设计变量表
[0029]
[0030] 由图1可知，R1为拉臂水平放置时的钩心点，此点与车厢参数密切相关，同时也是 拉臂的初始参数，因此，R1为优化时的固定点，不包括任何设计变量。R2、R3的Y向坐标与 车厢吊环高度密切相关（R3为油缸最大行程时的钩心位置，为了保证吊钩能够顺利与车厢 接合，R2与R3的高度差应为200mm)，因此只存在X方向上的设计变量。拉臂优化模型共包 含14个设计变量。
[0031] 2.约束条件
[0032] 为了在优化计算时满足一定的相关条件，使优化结果符合实际情况，需要在模型 中添加约束函数，从而限定设计变量的取值范围。根据拉臂机构的实际工作情况，确定以下 几点约束条件。
[0033] 2. 1几何约束
[0034] 由于Ql、Q2、Q3代表同一位置（举升缸与举升臂连接点），Rl、R2、R3代表同一位 置（钩心），因此在优化计算中，将存在以下约束。
[0035] (1)L1 =L2 =L7
[0036] (2)角度A=角度B=角度C
[0037] (3)L3 =L4 =L6
[0038] 通过上述约束条件，可以保证在优化时，Q1、Q2、Q3及R1、R2、R3代表同一位置。在 ADAMS中，上述各约束函数式如下：
[0039]Funtionl= ABS(DM(Q1，P2)-DM(Q2,P2))〈l
[0040]Funtion2 = ABS(DM(Q1，P2)-DM(Q3,P2))〈l
[0041]Funtion3 =ABS(Angle(Rl,P2,Ql)-Angle(R2,P2,Q2))<0. 1
[0042]Funtion4 =ABS(Angle(Rl,P2,Ql)-Angle(R3,P2,Q3))<0. 1
[0043]Funtion5 = ABS(D