基于adams的后装式压缩垃圾卸料机构优化仿真

基于adams的后装式压缩垃圾卸料机构优化仿真

为了获得最小接收油的节省量，如图1所示，通过混合ans软件对垃圾后装式压缩车的接收机构进行了优化和模拟分析，并对其进行了优化和模拟分析。这对后装式压缩垃圾车推板机构选取几何参数提供依据,提高产品的设计水平,对降低造价也有十分重要的意义。2油缸推力推板在推卸垃圾过程中,卸料油缸的布置、推板折弯斜度和推板深度的不同,所需的油缸推力也不同,因此,可以将推卸油缸的安装角度(θ)、推板折弯斜度(β)和推板深度(L1)作为变量,对所需的油缸推力进行分析。在ADAMS下,模型的几何形状对力学分析没有影响,可以对真实机构进行必要的简化。2.1推板的受力分析后装式压缩垃圾车车厢的横截面有矩形和鼓形两种,但大部分使用矩形横截面,因此只对矩形车厢做分析。推板与垃圾间的载荷是面载荷,但在ADAMS下不能直接添加面载荷,而推板附近的部分垃圾较少,如图2中(1)所示。对推板的受力分析影响较小,如果受力分析时将这部分垃圾与推板看成是一个整体,则有利于在ADAMS中建立面载荷的模型,与实际更接近,因此,不妨将推板和这部分垃圾统称为推板体,其他垃圾称为后端垃圾,如图2中(2)、(3)所示。推板与卸料油缸一端固定,在不考虑推板厚度的情况下,它们的相对位置有两种,如图3所示。通过分析可知:A位置:在X方向上,推板与卸料油缸的固定端跟推板折弯处的坐标值相等,即有:XP3(A)=XP4(A)=XP5,这种情况还应满足以下约束条件:。B位置:在X方向上,推板与卸料油缸的固定端比推板折弯处的坐标值要大。除此之外还应满足以下约束条件:-△L≤0;YP3(B)-YP4(B)-YP5≤0;d-X4≤0(d为推板的厚度)。2.2推板机构的重力受t—力学分析推板往外推的过程中,所需推力(Ft)随垃圾的减少而逐渐减小,要推动垃圾只需考虑初始状态,并把作为目标函数,求其极小值。对推板体进行静力学分析,如图2中初始状态可知:在X方向上:在Y方向上:从而,推出:式中:W1—推板的重力;W2—(1)的垃圾重力;W3—(2)的垃圾重力;W4—(3)的垃圾重力;Ft—所需推力;T—垃圾对车厢四壁的膨胀力所引起摩擦力;Tf—垃圾重力所引起垃圾与车厢底面的摩擦力;Td—推板机构对导轨所引起的摩擦力;T′1—后端垃圾对推板体在水平方向上的分力;T′2—后端垃圾对推板体在垂直方向上的分力;T′-T′1和T′2的合力。推板推至末端,油缸停止运动,余下的垃圾只能在重力作用下自动卸载干净,对此进行受力分析,如图2所示,自动卸载状态。在X_1方向上:在Y_1方向上:从而得到:把式(6)在ADAMS优化仿真中作为卸载约束条件。另外,垃圾的组成成份非常复杂,压实后的密度、摩擦系数等物理性质无法准确地测定,因此,借鉴相关文献确定相关参数。2.3模型的建立及约束和约束条件的添加在ADAMS中,难以将以上分析的两种位置模型结合起来同时优化仿真,必须对它们分别进行优化后,再选取其中一种作为最合理的优化结果,因此,以θ、β、L1为设计变量在ADAMS中分别建立虚拟的参数化模型,并模拟实际的工况给模型添加相应约束、力及约束条件。其中,在推板和(1)间建立哑物体,再把哑物体与(1)、推板分别用固定副连接,并在推板与车厢底面之间建立CONTACT。在ADMS软件中,处理多刚体中的接触碰撞现象有两类方法:恢复系数方法和等效弹簧阻尼方法,其中,等效弹簧阻尼方法的冲击函数(MPACT):在两物体接触面上存在着接触面法向力(冲击力或接触力)和接触面切向力(摩擦力)两种作用,ADAMS中对摩擦力作了简化,采用比较简单的库仑摩擦力模型来计算。3种位置优化结果对比在仿真过程中,通过序列二次规划(SQP)算法与其他算法的比较:选用序列二次规划(SQP)算法进行优化分析比其他算法所得数据更好,而且,序列二次规划(SQP)算法是求解非线性规划问题最有效的算法之一,因此,选用序列二次规划(SQP)算法进行优化仿真,所得数据亦是可靠的。选取适当的初始值进行优化所得分析结果部分数据,如表1所示。两种位置的仿真迭代曲线,如图4、图5所示。从优化结果的数据和图4、图5可知:共迭代12次,其中,第11次为最终的优化结果。但考虑到满足所有约束条件以及目标函数值与最终的优化结果相差较小的同时,卸载约束值越小越能保证最后的垃圾能自动卸载,第3次正满足这些条件,卸载约束值为-1134.7,第11次的为-9.0716e-005,而且考虑到第3次的目标函数值(1.4645e+005N)与第11次的目标函数值只差4N,因此,可以把第3次的迭代结果作为(A)位置时的最优值,如图6、图7所示。即:θ=5.3142,β=38.925,L1=0.36804。同理,B位置时共迭代22次,其中,第17次是最终的优化结果,第3次的卸载约束值为-961.94,第17次的为-0.00033525,而且考虑到第3次的目标函数值(1.4646e+005N)与第17次的目标函数值只差14N,因此,可以把第3次的迭代结果作为(B)位置时的最优值,即:θ=5.3708,β=38.146,L1=0.37994。根据以上的优化结果可以知道:在误差允许范围内,两种位置优化结果几乎一致。通过比较,最终的取值为:θ=5.3°,β=38.9°,L1=0.37m,目标函数值为:146450.218N。4优化分析过程中优化模型的建立,是多种在保证垃圾能卸载干净和一定箱体尺寸要求的条件下,以求得最小卸料油缸推力为目的,利用ADAMS软件参数化建模,对后装压缩垃圾车卸料机构进行了优化仿真分析,根据有相关文献以及与试验所得数据的对比,最终取值能满足最初的设计要求。从而给后装压缩垃圾车卸料机构的设计选取几何参数以及选取合适的推卸油缸提供了依据。1推板机构的安装随着城市建设规模的不断扩大和人们生活水平的不断提高,城市生活垃圾车得到了广泛的应用,后装式压缩垃圾车便是一种常见的压缩运输工具。卸料机构是后装式压缩垃圾车的一个重要组成部分。卸料机构的推板均采用直面折弯形状结构,如图1所示,然而,在各产品中推卸油缸的安装角度(θ)、推板折弯斜度(β)和推板