目标函数F(X)=1000W1F1(X)+W2F2(X,WK)。(1)这里为两目标函数优化问题,需要化为单目标问题求解,由于转化的方法和参数不同,优化结果不同,本文采用加权求和的办法转换处理,其中W1,W2为加权因子,取W1+W2=1,例如:7、3开,取W1=017,W2=013.同时应考虑两个目标函数相同数量级的问题,故在第一个目标函数前加一个调整系数1000.
F1(X)为平动目标函数,即动臂由ò工况到ó工况转动的过程中斗铰线GF的角度Ci和ò工况的角度C2之差。文献中用综合误差2(Ci-C2)2表示。综合误差数学处理方便,但不太符合本题目的意义,故文献中采用绝对误差max{|Ci-C2|}来表示。F2(x)为油缸推力函数,即在一定的掘起力下所需要的油缸推力。
约束条件现有文献中一般设置边界约束、性能约束和计算约束。这里去掉边界约束,由于可行域不易事先准确确定。计算约束是考虑到程序遇到数学上的问题(如负数开平方,对于大于1的数求反正弦和反余弦等)时保证程序不停机而设置约束。计算约束本质上是几何问题,这里改为几何约束,故,综合起来共有以下几项:(1)几何约束$ABG成立:X6+X7>X8,X6+X8>X7,X7+X8>X6。
(2)连杆机构约束BEFG为双摇杆机构:X7+X13>X10+X12,X7>X10,X7>X12,X10>X13,X12>X13。(3)传动角约束10b
对于一个实际的机型来讲,虽然不是最佳方案,但也是比较好的方案,最优方案应在其附近,故变量取值范围可为:Xmini(0)=(1-20%)X(0)i,Xmini(0)=(1+20%)X(0)i。(2)掘起力Wk、铲斗角5d、卸料角5min、最大卸高Hmax和最小卸距Smin。(3)动臂转角范围As和初始角Ao。(4)加权因子W1、W2。
油缸力函数F(X)=L1L3L2L4WK。式中L1、L3分别为I工况G点到Wk和EF的距离;L2、L4分别为I工况B点到EF和CD的距离。程序运行结果原机型转角变化$Amax=14175b,油缸推力F=453130kN.优化后转角变化$Amax=12106b,油缸推力F=384184kN.数据说明,优化程序是比较有效和具有使用价值的。
结束语装载机工作装置的优化是一项十分有意义的工程问题,本文的研究克服了以往优化程序中存在的问题,使优化程序达到了实用化阶段,对装载机的设计具有重要的使用和参考价值。
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