四连杆变幅系统优化设计原理

门座起重机变幅系统采用四连杆组合臂架是今后的发展趋势。我厂近年设计的门座起重机(以下简称门机),包括与国外起重机厂的合作项目,变幅系统均采用了四连杆组合臂架的形式。这一类变幅系统由四连杆组合臂架机构(简称臂架机构),对重平衡机构(简称平衡机构)和变幅驱动机构(简称驱动机构)三     

臂架自重平衡系统的优化设计

本文以门座起重机的刚性四连杆组合臂架平衡系统为对象,以不平衡力矩和对重重量最小为目标函数,建立相应的优化设计数学模型,并用SUMT算法求解。算例表明,采用优化设计方法,能使变幅功率减小,取得较为理想的设计结果。     

一种新型柔性自动补偿式五连杆组合臂架系统

四连杆组合臂架结构历史悠久,广泛应用于起重装卸领域。现有技术的结构形式为钢丝绳在组合臂架结构头部绕过共轴线的多个滑轮后绳中心线共面下垂连接吊重。吊重在起重机工作过程中受变幅、回转加减速等因素影响,摆动严重。现阶段港口日趋发展,对吊重装卸过程中的平稳性要求日益提高。针对上述问题,创造性的设计一种新型柔性自动补偿式五连杆组合臂架系统,在四连杆之外添加一段刚性杆和一段柔性补偿钢丝绳索,将共轴线的出绳滑轮变为同一水平面非共轴线空间布置,实现钢丝绳末端空间立体交错斜拉吊重,为抑制货物摆动提供水平力,达到防摇目的,实现变幅、回转等工况下吊重的平稳性。系统中的刚性杆和柔性补偿绳索跟随系统自身的运动而运动,无需额外添加任何动力。为起重机新型连杆式组合臂架系统设计提供新技术,并为已制四连杆组合臂架结构起重机提供了安全、经济的改造新方案。以40t-37m港口装卸用门座式起重机传统四连杆组合臂架系统模型改造计算给出实例,MATLAB遗传算法求解出最优解,验证了该技术的实用性。     

门座起重机四连杆臂架系统Excel辅助设计程序的研究与开发

通过研究门座起重机四连杆组合臂架系统各构件之间的内在关系,推导出象鼻梁头部位置与臂架倾角之间的关联函数,利用Excel办公软件将其编制成计算程序,计算出在全幅变幅过程中象鼻梁头部的运行轨迹及水平落差,辅助图解法进行组合臂架的优化设计。     

基于ANSYS的四连杆臂架系统全幅度应力分析

门座式起重机四连杆组合臂架系统由于几何参数较多,变幅过程中受力情况复杂,采用ANSYS软件进行手工分析每个工作幅度的受力情况过程繁琐,模型装配及加载消耗的时间较长,且容易出错。针对上述问题,在ANSYS环境下利用APDL语言编写宏程序,实现了四连杆组合臂架系统在所有幅度下的自动装配、加载和分析,并提取仿真输出参数和结果,绘制出了各构件结构应力——幅度变化曲线,全面分析了各构件在各个工作幅度的下受力情况。以MQ2535门机为例分析验证了该方法的实用性,为门机四连杆臂架系统的自动化分析提供了一种新思路。     

门座起重机变幅轨迹的测定方法

门座起重机臂架系统在整个变幅过程中应使悬吊物品的运动轨迹尽量接近水平线。文中提出了悬吊物品水平轨迹的两种测量方法：摄影测量法和经纬仪测量法。并重点介绍了经纬仪测量的基本方法。根据测得的数据绘制了空钩和物品的变幅水平位移轨迹。通过对四连杆铰接组合臂架系统承载后，在最大幅度时的弹性变形累计在象鼻梁前端的变位量与实测空载和满载变幅水平轨迹曲线在最大幅度时的变位量差值进行对比，说明经纬仪测量法是实用的。     

基于MATLAB的起重机四连杆结构瞬时角度计算

四连杆结构设计是门座起重机设计工作的主要内容。本文通过推导门座起重机的四连杆结构的几何关系建立了非线性方程组,并基于MATLAB完成求解,得到四连杆结构中的象鼻梁、臂架和大拉杆构件与水平面的瞬时夹角,为建立四连杆结构的空间杆系模型提供初始数据;同时,按照四连杆结构的变幅位置对应计算结果完成了图形显示,方便设计人员进行数据分析。     

臂架起重机的安全装置和安全措施

臂架起重机的种类很多,日本工业标准JIS B 0135列出的臂架起重机就达13种。本文研究其中有代表性的型式,包括常用于港口装卸的四连杆变幅式,常用于钢结构装配工厂和造船厂的臂架摆动式与绳索平衡变幅式,以及用于工业与民用建筑的塔式起重机。1.各类臂架起重机的特点(1) 四连杆式臂架起重机如图1所示,     

五臂混凝土泵车臂架变幅机构的仿真研究

通过ADAMS/VIEW软件模块建立某48m混凝土泵车臂架变幅机构的三维仿真模型,在ADAMS/VIEW模块中,以混凝土泵车5节臂架全部水平工况为基础,分别对第1、第2、第3、第4、第5节臂架进行由初始位置到最大位置间的运动仿真分析,得到了在10种工况下各节变幅油缸下各节变幅油缸受力曲线,并确定了各节臂架变幅油缸最危险工况时的最大受力.依据仿真出的各节臂架变幅油缸最大推力和拉力,分别计算出变幅油缸无杆腔和有杆腔的最大工作压力,为选择合理的臂架变幅油缸型号和臂架变幅机构优化设计提供了理论依据.     

全地面起重机组合臂架系统非线性分析

由伸缩主臂、格构式变幅副臂、超起装置、拉索等组成的组合臂架是全地面起重机一种典型的配置,为简化组合臂架系统分析的建模过程,提出一种基于有限元软件的简化计算方法。基于等效惯性矩法,将格构式副臂等效为实腹式结构,建立实际组合臂架结构和等效后的简化结构,并对两种结构进行几何非线性分析。分析结果表明,本文提出的全地面起重机组合臂架系统几何非线性分析的简化分析方法可有效提高全地面起重机组合臂架设计计算的效率。     

机构综合的牛顿优化迭代混沌方法研究

将基于混沌的牛顿优化迭代方法与机构学综合理论相结合,把机构学综合的非线性方程组转化为优化问题,然后构造排斥二周期点方程,通过逆像迭代求得排斥二周期点ZJ,利用点集ZJ出现的混沌分形特性求出机构综合的全部解。以平面铰链四杆机构的函数综合为例,研究了平面连杆机构的综合问题,得到了能实现给定运动条件的多个机构方案,使机构运动综合的多方案优选成为可能。本文的工作为平面及空间机构的综合与近似综合研究开辟了新途径。     

平面连杆机构近似综合的混沌-优化方法

将混沌迭代算法与优化方法相结合 ,以平面铰链四杆机构的函数综合为例 ,研究了平面连杆机构的近似综合问题 ,得到了能近似实现给定运动条件的多个机构方案 ,使机构运动综合的多方案优选成为可能。本文的工作为平面及空间机构的近似综合研究开辟了新途径     

基于Matlab的四杆机构优化设计简介

介绍了Matlab优化工具箱的使用方法和在机械优化设计中的应用。通过分析,建立了四杆机构优化设计的数学模型,并用Matlab优化工具箱实现了四杆机构优化设计,提出了MATLAB进行机械优化设计的一般方法和步骤。     

Adaptive parallel decomposition for multidisciplinary design

The conceptual design of a rotorcraft system involves many different analysis disciplines. The decomposition of such a system into several subsystems can make analysis and design more efficient in terms of the total computation time. Adaptive parallel decomposition makes the structure of the overall design problem suitable to apply the multidisciplinary design optimization methodologies and it can exploit parallel computing. This study proposes a decomposition method which adaptively determines the number and sequence of analyses in each sub-problem corresponding to the available number of processors in parallel. A rotorcraft design problem is solved and as a result, the adaptive parallel decomposition method shows better performance than other previous methods for the selected design problem.     

基于Agent模型的多学科设计优化方法

复杂工程系统的设计往往涉及多门学科 ,多学科设计优化 (MDO)方法是一类求解复杂系统设计优化问题的方法。本文首先简要回顾现有 MDO方法的特点 ,然后基于 Agent模型提出了一种新的多学科设计优化方法——子空间自主式优化方法。这种方法具有如下特点 :流程简单 ;各个学科组可自主地、并行地进行设计和优化 ;灵活性强 ;所需系统分析的计算次数少 ;没有系统级协调优化环节。为了验证这种算法的有效性 ,对二个典型算例进行了数值实验。初步的数值实验结果表明 ,二个典型的算例经过几次迭代后均能收敛于最优解。子空间自主式方法是一种较有潜力的 MDO方法 ,值得进一步研究     

稳健优化的表述、不确定分析与求解策略

首先通过对优化问题的表述,说明稳健优化与传统确定性优化的区别。稳健优化需进行不确定性分析,为此对目标的均值和方差同时进行优化。然后分析和比较了蒙特卡罗法、基于敏感度法、解析法、基于代理模型法等不确定性分析方法的特点,其中着重介绍了基于代理模型的不确定性分析方法。最后讨论了2类求解稳健优化问题的策略：加权法和多目标遗传算法。     

四连杆打纬机构的Fuzzy优化设计

设计更好地符合客观实际的四连杆打纬机构,在充分考虑各设计参数的模糊性的基础上,根据模糊方法学的基本理论提出一种模糊优化设计方法,采用使筘座的最大加速度最小,同时使筘座的行程速比系数最大的多目标优化方法,建立了该问题的模糊优化设计的数学模型,并对实例进行了计算与分析,获得最优的综合性能。     

用混沌优化方法进行平面四杆机构的函数发生器综合

利用混沌运动的遍历性、内在随机性、“规律性”等特点，结合MATLAB5．3．1高级程序设计语言的优化工具箱，提出了一种混沌约束优化算法。运用该算法编写了MATLAB程序，对平面四杆机构的函数发生器综合问题进行了研究，从而找到了实现最大精确点时该问题的全部解，为实际机构的设计提供了多种选择方案。     

液压约束活塞发动机配流系统的优化设计

液压约束活塞发动机是一种新型液压动力系统,配流阀系统是其中不可缺少的重要元件。对配流系统进行最优化设计,可大幅度地缩短系统设计周期,改善设计方案,从而达到提高整机产品质量的目的。基于最优化技术,采用对容积效率和阀的寿命线性加权的方法,得出了总目标函数,建立液压约束活塞发动机配流系统的优化模型。通过Matlab语言程序对其进行优化设计,对优化数学模型进行求解。对优化前后的结果进行分析,优化后吸入阀和排出阀的冲击力分别下降了48.77%和44.50%,优化后的容积效率提高了10.06%。计算结果表明,所采用的算法是可行的、有效的。对此系统的出水阀压力和流量随转速、油门的变化关系进行试验研究,将试验结果与仿真结果进行对比,仿真结果与试验结果非常接近,误差在6%以内。从而验证了液压约束活塞发动机阀式配流系统优化模型的正确性与精确性。     

数控机床多领域建模与设计优化的研究及发展

分析了国内外多领域协同建模与仿真技术、多学科设计优化的研究现状及发展动态。介绍了3种多领域建模仿真方法,及最近发展起来的一种多学科设计优化方法——目标级联法。指出数控机床多学科设计发展趋势是将统一多领域建模语言（Modelica）、产品数据交换标准（STEP）、高层体系结构（HLA）以及目标级联分析法（ATC）等应用于数控机床多领域设计,研究数控机床的多领域协同建模、仿真与设计优化一体化技术。