D0I:10.13374/j.issn1001053x.198M.01.028 北京铜铁学院单报 1984年算1期 -: 铲运机工作机构优化设计 矿机教研室孙遇春 摘 要 本文提出了应用非线性规划方法设计铲运机工作机构。首先分析了反转六杆 机构工作过程中的运动几何关系，推导了运动方程和力学关系方程。确立了以机 构平动性能和转斗油缸最大出力为最小的双目标函数，从而建立了约束非线性优 化设计数学模型。 作者用所建立的数学模型，用SUMT优化方法，在高速电子计算机上，对国 产ZLD-40型铲运机工作机构进行了实例计算，验证了数学模型及程序的正确性 和可靠性，并取得了满意的优化解。 计算结果表明：该机构选择双目标函数进行优化设计，较全面地提高了机构 的设计质量和工作效益，这是常规设计所难以实现的。 铲运机工作机构中转斗机构的形式很多，就连杆机构的形式来说，可分为正转机构和 反转机构两种，而以杆件的数量来分，有四杆、六杆和八杆机构。近年来又出现了四杆正 转机构的变形机构一短连杆机构。但就目前各国铲运机的情况综合来看，斗容量为2M以 上的铲运机，大多采用了四杆或六杆机构（包括短连杆机构）。目前国内生产的斗容为 2M3、3M3和5M3铲运机上均采用反转六杆机构。 反转六杆机构其主要优点是结构简单，铲掘力量大，能较好地满足机器铲装作业的铲 掘特性要术，能较好地保持铲斗的平行上举运动等。本文提出了应用最优化设计技术设计 铲运机上的反转六杆机构，并进行了实例计算，获得了满意的结果。 一、反转六杆机构 铲运机上的反转六杆机构如图1所示，它是由DABCO和CDEFC两个四杆机构所组 成。O点为大臂与前车架的交接点，下点是大臂与铲斗的交接点，C为摇杆BCD与大臂的交接 点，连接O、C、F三点成△OCF表示大臂，A点为转斗油缸与前车架的交接点，OΛ表示前车 架.上的一根杆，B点是转斗油缸与摇杆BC的交接点。因此，AB表示转斗油缸；C为.上摇 杆，CD为下摇杆，DE为拉杆，E点为拉杆DE与铲斗的交接点，所以EF长示铲斗.上的 根杆。 根据相对运动原理，杆件OA为运动输入杆，EF为运动的输出杆件。因此，当大臂被 154北 索 栩 铁 举 映 举 报 台 年 幼 翔 铲运机工作机构优化设计 犷机教研室 孙 遇 春 摘 要 本文提出了应用非线性规划 方法设计铲运机工作机构 。 首先分析了反转六杆 机 构工作过程 中的运 动几何关系 ， 推导 了运 动方程 和力 学关系方程 。 确立 了 以机 构平动性能和 转斗油缸最大 出力 为最小的双 目标 函数 ， 从而建立 了约束非线性优 化设计数学模型 。 作者用所建立 的数学模型， 用 优化方法 ， 在高速 电子计算机上 ， 对 国 产 一 型铲运 机工作机构进行了实例 计算 ， 验证了数学模型及程序的正 确 性 和可 靠性 ， 并取得 了满意的优化解 。 计算结果 表明 该机构选择双 目标 函数 进行优化 设计 ， 较全 面 地提高了机构 的设计质量 和工 作效益 ， 这 是常规设计所难 以实现 的 。 铲运机工 作机 构中转斗机构的形式很多 ， 就连杆机构的形式 来说 ， 可 分为正 转机构和 反 转机构两种 而 以杆件的数量 来分 ， 有四 杆 、 六杆和八 杆机 构 。 近年来又 出现 了 四 杆正 转机 构的变形机构— 短连杆机构 。 但就 目前 各国铲运机 的情况综合来看 ， 斗容星 为 ‘ 以 上 的铲运机 ， 大多采用了 四 杆或六杆机构 包括短连杆机构 。 目前 国内生 产 的 斗 容 为 ” 、 ” 和 ” 铲运 机上均 采用反转六杆机构 。 反 转六杆机构其主要优点是结构简单， 铲掘力量 大 能较好地满足机 器铲装作业 的铲 掘特性要术， 能较好地保持铲斗的平行上举运 动等 。 本文提 出了应 用最优化设 计技术设 计 铲运 机上 的反转六杆机构 ， 并进行 了实例计算 ， 获得 了满意的结果 。 一 、 反转六杆机构 铲运机上的反转六杆机构如 图 所示 ， 它是 由 和 两个 四 杆机 构 所 组 成 。 点为大骨与前车架 的交接 点 ， 下点是大臂与铲斗的交接点 ， 为摇杆 与大臂的交接 点 ， 连接 、 、 三 点成△ 表示 大臂 ， 点为 转斗 油缸与前车架 的交接 点 ， 表示前 车 架上 的一 根杆 点是 转斗油缸与 摇杆 的交 接 点 。 因此 ， 表示转 斗 油缸 为 一 摇 杆 ， 为 下摇 杆 ， 为 拉 杆 ， 点为拉杆 与铲斗 的交接 点 ， 所 以 了表示 铲 斗 一 的一 根 杆 。 根 据相 对运 动原 理 ， 杆件 为运 动 输入杆 ， 为运 动 的输出杆件 。 因此 ， 当大臂被 DOI ：10．13374／j ．issn1001—053x．1984．01．028