專利名稱：一種拉臂機(jī)構(gòu)液壓系統(tǒng)壓力優(yōu)化計(jì)算方法
一種拉臂機(jī)構(gòu)液壓系統(tǒng)壓力優(yōu)化計(jì)算方法技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明一種拉臂機(jī)構(gòu)液壓系統(tǒng)壓力優(yōu)化計(jì)算方法，涉及一種拉臂機(jī)構(gòu)液壓系統(tǒng)壓力優(yōu)化的計(jì)算方法，尤其涉及一種車廂可卸式汽車?yán)蹤C(jī)構(gòu)液壓系統(tǒng)壓力優(yōu)化的計(jì)算方法。
車廂可卸式汽車是由底盤(pán)、附車架、舉升油缸、轉(zhuǎn)臂、舉升臂、伸縮臂及多路換向閥等組成，利用舉升油缸的伸縮使伸縮臂將置于地面上的車廂和置于車廂內(nèi)的裝載物拉至附車架上或從附車架上放回到地面，由于采用封閉的箱體來(lái)運(yùn)輸裝載物，所以不會(huì)對(duì)環(huán)境造成二次污染，車廂可卸式汽車的使用降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，而且由于操作人員的減少可以節(jié)約勞動(dòng)成本。車廂可卸式汽車車廂的整裝和自卸都是由液壓系統(tǒng)的控制完成的，而液壓系統(tǒng)的壓力取決于舉升油缸的壓力，舉升油缸壓力的計(jì)算采用常規(guī)的設(shè)計(jì)方法很難達(dá)到最優(yōu)的效果，造成的結(jié)果要么是液壓系統(tǒng)壓力過(guò)小，不能滿足整裝的需求，要么是液壓系統(tǒng)壓力過(guò)大，不但造成液壓系統(tǒng)壓力的不穩(wěn)定，而且增加了組建液壓系統(tǒng)的成本。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種車廂可卸式汽車?yán)蹤C(jī)構(gòu)整裝和自卸時(shí)最大液壓系統(tǒng)壓力優(yōu)化的計(jì)算方法。
為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是一種拉臂機(jī)構(gòu)液壓系統(tǒng)壓力優(yōu)化計(jì)算方法，按照下述步驟進(jìn)行液壓系統(tǒng)壓力優(yōu)化計(jì)算
第一步建立舉升油缸最大整裝時(shí)壓力最小和自卸時(shí)最大壓力最小的優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)，伸縮臂施加給車廂的力為鉤力F1，附車架上設(shè)有兩個(gè)舉升油缸；
式中F1——車廂作用于鉤上力單位為N ；
Ll——鉤力力臂單位為m ；
D——油缸缸徑單位為m ；
d——油缸桿徑單位為m ；
L2——油缸整裝力臂單位為m ；背景技術(shù)
式中G-—車廂總重量單位為N ；
L3—車廂總重力臂單位為m ；
D-—油缸缸徑單位為m ；
L4-—油缸自卸力臂單位為m;
第二步優(yōu)化變量的確定；以舉升臂與轉(zhuǎn)臂的鉸接點(diǎn)、舉升油缸與副車架的鉸接點(diǎn)和舉升臂與舉升油缸第一位置的鉸接點(diǎn)的X和Y坐標(biāo)為變量，以設(shè)計(jì)變量數(shù)值范圍和舉升油缸缸筒長(zhǎng)度及伸長(zhǎng)量能滿足設(shè)計(jì)要求為約束條件來(lái)拉臂機(jī)構(gòu)優(yōu)化；
第三步設(shè)計(jì)約束條件；根據(jù)工作裝置的工作情況，從以下兩個(gè)方面對(duì)優(yōu)化函數(shù)進(jìn)行約束，即設(shè)計(jì)變量數(shù)值范圍的邊界約束和舉升油缸缸筒長(zhǎng)度及伸長(zhǎng)量能滿足設(shè)計(jì)要求，原點(diǎn)為附車架與轉(zhuǎn)臂的鉸接點(diǎn)；
第一方面，變量取值范圍約束；
根據(jù)工作裝置尺寸和布置要求，設(shè)計(jì)中要給出各設(shè)計(jì)變量的允許變化范圍，各變量取值范圍；
第二方面，舉升油缸安裝距及伸長(zhǎng)量滿足設(shè)計(jì)要求約束
為了滿足油缸的設(shè)計(jì)要求，安裝距-伸長(zhǎng)量彡XjPM-(N-M)彡X;
式中M---舉升油缸與附車架的鉸接點(diǎn)與舉升臂與舉升油缸鉸接點(diǎn)的第一位置之間的距離單位為m;
N—舉升油缸與附車架的鉸接點(diǎn)與舉升臂與舉升油缸鉸接點(diǎn)的第二位置之間的距離單位為m ；
Χ—舉升油缸安裝距及伸長(zhǎng)量需滿足設(shè)計(jì)的要求單位為m ；
舉升臂與舉升油缸鉸接點(diǎn)的第二位置(4)是舉升臂與舉升油缸鉸接點(diǎn)的第一位置繞舉升臂與轉(zhuǎn)臂的鉸接點(diǎn)旋轉(zhuǎn)130°得到的；
第四步機(jī)構(gòu)優(yōu)化分析；多目標(biāo)優(yōu)化可以轉(zhuǎn)換為單目標(biāo)優(yōu)化，把目標(biāo)函數(shù)轉(zhuǎn)變?yōu)檎b壓力與自卸壓力的和最小，同時(shí)在約束條件里增加一項(xiàng)整裝壓力等于自卸壓力；
第五步機(jī)構(gòu)優(yōu)化計(jì)算；MathCAD提供兩個(gè)求極值函數(shù)maximize^，χ, y，…)和 minimize (f, χ, y，…)，用它們既可以求函數(shù)的無(wú)約束極值，也可用于求解滿足一定約束條件的極值問(wèn)題，這兩個(gè)函數(shù)分別返回使函數(shù)達(dá)到最大值和最小值的變量的值；
第六步根據(jù)舉升油缸的壓力計(jì)算結(jié)果設(shè)計(jì)系統(tǒng)壓力。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有的有益效果是進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算的步驟為第一步建立舉升油缸的優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)，第二步優(yōu)化變量的確定，第三步設(shè)計(jì)約束條件，第四步機(jī)構(gòu)優(yōu)化分析，第五步機(jī)構(gòu)優(yōu)化計(jì)算，第六步根據(jù)舉升油缸的壓力計(jì)算結(jié)果設(shè)計(jì)系統(tǒng)壓力；通過(guò)此方法的優(yōu)化計(jì)算可以得到拉臂機(jī)構(gòu)整裝和自卸時(shí)舉升油缸的壓力的最大值，根據(jù)計(jì)算所得的舉升油缸壓力的最大值進(jìn)行設(shè)計(jì)的液壓系統(tǒng)，不僅可以增加液壓系統(tǒng)的穩(wěn)定性，而且還能減低結(jié)構(gòu)件強(qiáng)度，從而節(jié)約了產(chǎn)品的制造成本，帶來(lái)良好的經(jīng)濟(jì)效益。


下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明
圖1是本發(fā)明處于整裝狀態(tài)的結(jié)構(gòu)示意圖2是本發(fā)明處于自卸狀態(tài)的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中1為車廂、2為伸縮臂、3為舉升臂、4為舉升臂與舉升油缸鉸接點(diǎn)的第二位置、 5為舉升油缸、6為附車架、7為底盤(pán)、8為舉升油缸與附車架的鉸接點(diǎn)、9為轉(zhuǎn)臂、10為舉升臂與轉(zhuǎn)臂的鉸接點(diǎn)、11為附車架與轉(zhuǎn)臂的鉸接點(diǎn)、12為舉升臂與舉升油缸鉸接點(diǎn)的第一位置。
具體實(shí)施例方式如圖1、圖2所示，以14噸拉臂車優(yōu)化計(jì)算為例進(jìn)行計(jì)算，車廂可卸式汽車是由車 廂1、底盤(pán)7、附車架6、舉升油缸5、轉(zhuǎn)臂9、舉升臂3、伸縮臂2組成，液壓系統(tǒng)壓カ取決于舉 升油缸5的壓力，故只需要計(jì)算舉升油缸5的最大壓カ即可得知液壓系統(tǒng)最大壓力。第一歩目標(biāo)函數(shù)的確定；設(shè)計(jì)要求車廂可卸式汽車的液壓系統(tǒng)壓カ最小，舉升 油缸5壓カ包括整裝壓カ，如圖1所示；以及自卸壓カ，如圖2所示，伸縮臂2施加給車廂1 的力為鉤カF1，因?yàn)楦杰嚰?上設(shè)有兩個(gè)舉升油缸5，故其計(jì)算為 整裝時(shí)舉升油紅5壓力
權(quán)利要求
1. 一種拉臂機(jī)構(gòu)液壓系統(tǒng)壓力優(yōu)化計(jì)算方法，其特征在于按照下述步驟進(jìn)行液壓系統(tǒng)壓力優(yōu)化計(jì)算第一步建立舉升油缸最大整裝時(shí)壓力最小和自卸時(shí)最大壓力最小的優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)， 伸縮臂(2)施加給車廂(1)的力為鉤力F1，附車架(6)上設(shè)有兩個(gè)舉升油缸(5)；式中F1——車廂作用于鉤上力單位為N; Ll——鉤力力臂單位為m; D——油缸缸徑單位為m ； d——油缸桿徑單位為m ； L2——油缸整裝力臂單位為m ；式中G—車廂總重量單位為N ； L3—車廂總重力臂單位為m ； D-—油缸缸徑單位為m ； L4—油缸自卸力臂單位為m;第二步優(yōu)化變量的確定；以舉升臂與轉(zhuǎn)臂的鉸接點(diǎn)(10)、舉升油缸與副車架的鉸接點(diǎn)(8)和舉升臂與舉升油缸第一位置的鉸接點(diǎn)(1 的X和Y坐標(biāo)為變量，以設(shè)計(jì)變量數(shù)值范圍和舉升油缸(5)缸筒長(zhǎng)度及伸長(zhǎng)量能滿足設(shè)計(jì)要求為約束條件來(lái)拉臂機(jī)構(gòu)優(yōu)化；第三步設(shè)計(jì)約束條件；根據(jù)工作裝置的工作情況，從以下兩個(gè)方面對(duì)優(yōu)化函數(shù)進(jìn)行約束，即設(shè)計(jì)變量數(shù)值范圍的邊界約束和舉升油缸(5)缸筒長(zhǎng)度及伸長(zhǎng)量能滿足設(shè)計(jì)要求，原點(diǎn)為附車架與轉(zhuǎn)臂的鉸接點(diǎn)(11)； 第一方面，變量取值范圍約束；根據(jù)工作裝置尺寸和布置要求，設(shè)計(jì)中要給出各設(shè)計(jì)變量的允許變化范圍，各變量取值范圍；第二方面，舉升油缸(5)安裝距及伸長(zhǎng)量滿足設(shè)計(jì)要求約束為了滿足油缸的設(shè)計(jì)要求，安裝距-伸長(zhǎng)量> X，即M-(N-M) ^ X ； 式中M---舉升油缸與附車架的鉸接點(diǎn)(8)與舉升臂與舉升油缸鉸接點(diǎn)的第一位置 (12)之間的距離單位為:m；N—舉升油缸與附車架的鉸接點(diǎn)(8)與舉升臂與舉升油缸鉸接點(diǎn)的第二位置(4)之間的距離單位為m ；Χ—舉升油缸(5)安裝距及伸長(zhǎng)量需滿足設(shè)計(jì)的要求單位為m; 舉升臂與舉升油缸鉸接點(diǎn)的第二位置(4)是舉升臂與舉升油缸鉸接點(diǎn)的第一位置 (12)繞舉升臂與轉(zhuǎn)臂的鉸接點(diǎn)(10)旋轉(zhuǎn)130°得到的；第四步機(jī)構(gòu)優(yōu)化分析；多目標(biāo)優(yōu)化可以轉(zhuǎn)換為單目標(biāo)優(yōu)化，把目標(biāo)函數(shù)轉(zhuǎn)變?yōu)檎b壓力與自卸壓力的和最小，同時(shí)在約束條件里增加一項(xiàng)整裝壓力等于自卸壓力；第五步機(jī)構(gòu)優(yōu)化計(jì)算；MathCAD提供兩個(gè)求極值函數(shù)maximize^，χ, y,…)和 minimize (f, χ, y，…)，用它們既可以求函數(shù)的無(wú)約束極值，也可用于求解滿足一定約束條件的極值問(wèn)題，這兩個(gè)函數(shù)分別返回使函數(shù)達(dá)到最大值和最小值的變量的值； 第六步根據(jù)舉升油缸的壓力計(jì)算結(jié)果設(shè)計(jì)系統(tǒng)壓力。
全文摘要
本發(fā)明一種拉臂機(jī)構(gòu)液壓系統(tǒng)壓力優(yōu)化計(jì)算方法，涉及一種拉臂機(jī)構(gòu)液壓系統(tǒng)壓力優(yōu)化的計(jì)算方法，尤其涉及一種車廂可卸式汽車?yán)蹤C(jī)構(gòu)液壓系統(tǒng)壓力優(yōu)化的計(jì)算方法；本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種車廂可卸式汽車?yán)蹤C(jī)構(gòu)整裝和自卸時(shí)最大液壓系統(tǒng)壓力優(yōu)化的計(jì)算方法；本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是第一步建立舉升油缸的優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)，第二步優(yōu)化變量的確定，第三步設(shè)計(jì)約束條件，第四步機(jī)構(gòu)優(yōu)化分析，第五步機(jī)構(gòu)優(yōu)化計(jì)算，第六步根據(jù)舉升油缸的壓力計(jì)算結(jié)果設(shè)計(jì)系統(tǒng)壓力；本發(fā)明用于拉臂機(jī)構(gòu)液壓系統(tǒng)壓力優(yōu)化設(shè)計(jì)。
文檔編號(hào)G06F17/50GK102542123SQ201210039938
公開(kāi)日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2012年2月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月21日
發(fā)明者任開(kāi)興, 宋一樂(lè), 宋慧強(qiáng), 楊利杰, 牛小軍, 王麗, 田惠明 申請(qǐng)人:中國(guó)運(yùn)載火箭技術(shù)研究院, 長(zhǎng)治清華機(jī)械廠