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南京工程学院

英文论文及中文翻译

英文论文题目:APPLICATION OF

COMPUTATIONAL AND DESIGN

APPROACHES TO IMPROVE

CARRIER STABILITY

英文论文出处:P r o c e d i a E n g i n e e r i n g

Vo l.96

中文翻译题目:运用计算和设计的方法来提高

载体稳定性的应用

专业:车辆工程（汽车技术）

班级: 汽车技术112 学号:215110212

学生姓名: 贾理想

指导教师: 贺曙新副教授

运用计算和设计的方法来提高

载体稳定性的应用

Alžbeta Sapietováa*,Vladimír Dekýšb,Milan Sapietac,Peter Pecháčd 摘要：本文的目的是提供理论和设计方法,其中包含金属碎片的小车输送机的机械装置的使用适用性的评估及其离散优化和设计修改。运用Adams软件和在Matlab软件环境下

建立的原始算法来解决这个问题。

关键词：机械装置，碎片运输机，优化，概率，液压装置，Adams，Matlab

命名法

f 目标函数

i系统中框架成员的数量

j 除去j自由度以外的几何约束的种类数

n 自由度数目

p point点估计的概率

pα置信区间

x 优化变量的向量

希腊符号

α 置信水平

λ罚系数

σmax最大主应力

ω角速度

1.引言

轴承套圈加工线的设计需要改进具有特定参数的排屑输送机。在一般的皮带输送机上，碎片的重心是不稳定，造成他们的传输问题。因此碎片输送机车厢的开发应满足下列条件：

a)有更大的力量和更高能力来把颗粒运输到相比其他的运输机更大的距离；

b)运输不只是灵活，长和车削的碎片，而且大批量的的短小的密度大的碎片芯片具有更大的重量，体积单位；

c)在生产大厅地面下工作，并要由其他输送机或工人按操作手册操作。

已经进行的测试和经验表明，如果输送机要满足给定的要求，必须选择最优设计参数。在努力扩大这种运输机在行业应用上时，提出设计修改。前面是几种类型的分析[1]。

2.小车式碎片输送机功能

输送机用这样的方式设计，在 126. 63m轨道上，小车安装了一个附有耙的车厢(4)（如图1）。其工作原理是基于车厢自重推动碎片到轨道(1)底部，同时向

输送机的运动方向运动。小车式输送机由两个液压缸(7) 及 (8) 通过下杆件(2) 和上杆件(3) 驱动。图 1 显示安装耙子的车厢在最低的位置，埋在金属碎片下(6)，第二个耙子部分抬起并撕裂一堆金属屑，这些表明一个耙子不会干扰其他耙字和设备运动。

图1 小车式金属碎片输送机和液压设备用的原理图

输送机的工作模式可以分为四个阶段： 1. 运输 (如图2.a)

在碎片在轨道上运输的过程中，下杆件按速度v 21移动。下杆件驱动上杆件缓慢移动。当下杆件沿着指示速度的方向运动的时候，附着耙的车厢通过枢轴槽副连接运动，同时驱动通过旋转副连接的小车。机械设备运动的这一阶段的工作模式计算公式 (1)：

n = 3( i - 1) - ∑jdj 2j=1 = 3( 4 – 1 ) - 2*3 - 1*1 = 2 DOF (1)

其中 3(i-1) 是一组自由部件的的自由度。

图2 碎片输送机工作模式：a )运输 b )车厢上升 c )系统移动 d )车厢下降

2. 车厢上升

接下来的工作模式是车厢在运输碎片上面的的上移。下杆件保持静止。上 杆件继续运动，推动小车，车厢通过旋转副和枢轴槽副连接升高到运输的碎片上面(如图2.b )。

车厢上升期间，下杆件保持静止，即我们认为作为一个框架，从而在这一阶段的工作模式的自由度是： n = 3 ( 4 – 1 ) - 2*3 - 1*2 = 1 DOF

3. 系统的移动

系统的移动是通过静止不动的上杆和向后移动的下杆，所以该系统移回的一个工作循环的开始（如图2.c ） 。

4. 车厢的下降

液压缸(7) 向后推动上杆件，实现车厢下移到其初始位置，而下杆件静止不动。在运动中，保险杠释放小车和车厢依靠自重返回到较低的位置。车厢下降到初始位置，工作循环开始重复。

3. 优化过程的应用

为了达到适当倾斜性能式输送机，必须正确设计车厢的重量。如果车厢重量太小，与输送金属的接触是不够的。如果体重太大，芯片的大电阻可以导致式输送机故障。优化参数的选择可以参考公式[2]。所选择的优化变量要尽可能减轻车厢的重量，而不大于最大约束应力（考虑疲劳寿命）[3][4]。

根据以前的经验分析，所选择的优化变量为车厢的外部直径D 和几何参数r 和r 3（如图3）。然后优化变量的向量是：

x =[x 1 x 2 x 3]T =[D r r 3]T (2)

目标函数由车厢横截面面积组成，如下所示：

F (x )=π∙(D 2−d 2)4=π∙[D 2−(0.87∙D 2)]4 (3)

因为 σmax ≤35 MPa ，而且 F (x )=λ∙π∙(D 2−d 2)

4=λ∙π∙[D 2−(0.87∙D 2)]

4 (4)

因为 σmax >35 MPa ，其中罚系数λ可以取2。

图3 优化变量示意图 图4 车厢在优化前的应力 σm a x

参数r 和r 3在目标函数中的影响"隐藏"在罚系数中，即这些参数直接影响最大弯曲时刻的应力σmax 的大小（如图4）[5]。起始值的选择上，从原始的r =150 mm 开始努力增加车厢拉杆的尺寸，以减少车厢工作部分的重量。

表1是在Matlab 环境中优化过程的结果和在ADAMS 中考虑到车厢的灵活性的分析结果。 表1 优化过程中的监测参数的值

监测的参数

Χ1 [mm ] Χ2 [mm ] Χ3 [mm ] 目标函数f [mm 2] 最大应力σmax [MPa ] 起始值

50 240 575 536 30.02 最优值

39.5 201.3 550.6 276.5 35 ADAMS 中计算的值 40 200 557 - *39.0 *在ADAMS/AutoFlex 环境中通过柔性体模型计算出的最大应力值。 图5 在ADAMS 中选择点压力的变化过程

4. 不确定参数对小车式输送机使用适用性影响的评价

前面的部分是所有输入的参数的确定。然而由于制造公差，工作条件的变化（但还是可以接受的）和用户干预的结果，我们要考虑到所选参数变异性。在第一次迭代中，我们认为这些参数是相应区间上均匀分布的随机变量。其实际值是（如图6）：

重量的杆 Q ∈（150，220）N ，

磨擦系数 f 1∈(0.1,0.2),

系数的关键摩擦 f p ∈(0.08,0.1)，

碎片高度 A ∈(80,450)mm ，

碎片的体积系数 W ∈(15,30)，

车厢杠杆的长度 r ∈(150,200)mm ，

压力