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四连杆式门座起重机臂架及平衡重系统优化设计

资源天下 2018/6/7 19:05:08

  摘 要:本文介绍了一种四连杆式门座起重机臂架及平衡重系统的优化设计方法。它将该系统设计归结为 10
   维、5 个目标函数、19 个约束条件的数学模型,应用MATLAB 求该数学模型的最优解。文中进行了实例计算,
   其结果较用传统方法得出的结果有显著进步,可直接应用于实际生产。
   关键词:门座起重机;臂架;优化设计;MATLAB
  
   四连杆铰接组合臂架(图1)是目前应用较广泛的门座起重机水平变幅装置之一。在门座起重机中,从取物装置中心线到起重机旋转中心线之间的距离,称为起重机的幅度。用来改变幅度的机构,称为起重机的变幅机构。在现代生产中大多要求实现工作性带载变幅。为了尽可能降低变幅机构的驱动功率和提高机构的操作性能,目前普遍采用下列两项措施:一、载重水平位移:为使物品在变幅过程中沿着水平线或接近水平线的轨迹运动,采用物品升降补偿装置。二、臂架自重平衡:为使臂架装置的总中心的高度在变幅过程中不变或变化较小,采用臂架平衡系统(本文采用杠杆式活动对重)。优化设计方法,就是将多种影响因素(设计
   要求)按照一定形式建立目标函数,并在各种约束条件下,直接求出目标函数达到最优时的解,这个解就是我们所要求的最优化设计方案。另外本文将变幅拉杆也一起进行优化设计。
  
   下面详细介绍了如何建立优化设计所需的数学模型,基于MATLAB 的优化设计计算方法以及实例演示。
   1优化设计的数学模型
   优化设计就是根据设计要求提出的多项指标建立目标函数,在满足结构、工艺、载荷及其重量限制等约束条件下,选取设计变量,使目标函数取得最优值。因此,设计变量、目标函数、约束条件是构成一个优化设计问题的三个重要概念。
   图 2 所示为四连杆臂架系统,已知最小和最大幅度min S 、max S ,起升高度H(须注意分别减去起重机回转中心、轨面到主臂架下铰点的距离),以及起重量Q 等技术参数。要求设计这个四连杆变幅装置,使变幅过程中由物品引起的臂架变幅阻力矩和臂架自重引起的相对于臂架下铰点的前后力矩差尽量地小,变幅轨迹的最大高度差尽量地小,臂架势能变化也尽量地小,而四连杆装置和平衡配重的重量轻,人字架顶点和变幅装置的位置要求落在规定的范............

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