液压支架的最优化设计.doc

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1、缍琐厚骖拓胗诀尜苏霉像中文译文篪敬布趺媒伏葑磋窳算姑液压支架的最优化设计宽照溧樱华彡泞肉折巍鸺摘要笕煺奂疡远崩厶珐敕农寄本文介绍了从两组不同参数的采矿工程所使用的液压支架中选优的流程。这种流程建立在一定的数学模型之上。苦愧膛傧惺磁诵冷醪厉何第一步，寻找四连杆机构的最理想的结构参数以便确保支架的理想的运动轨迹有最小的横向位移。第二步，计算出四连杆有最理想的参数时的最大误差，以便得出最理想的、最满意的液压支架。玛赳愎侃莜鹾瓿呕承蟥鳌关键词四连杆机构优化设计精确设计模糊设计误差境伪舱送纷河漉鸦愈蒂收1前言荚蜾茵咩檬勃桢笃呙竿祛设计者的目的时寻找机械系统的最优

2、设计，导致的结果是一个系统所选择的参数是最优的。一个数学函数伴随着一个合适的系统的数学模型的出现而出现。当然这数学函数建立在这种类型的系统上。有了这种数学函数模型，加上一台好的计算机的支持，一定能找出系统最优的参数。引苴刁煸蹉吮郧蹦涌憝敬Harl描述的液压支架是斯洛文尼亚的Velenje矿场的采煤设备的一个组成部分，它用来支护采煤工作面的巷道。它由两组四连杆机构组成，如图2所示．四连杆机构AEDB控制绞结点C的运动轨迹，四连杆机构FEDG通过液压泵来驱动液压支架。器吗蟀龇责莺蘅辽嵌职蜜图2中，支架的运动，确切的说，支架上绞结点C点竖向的双纽线的运动轨迹

3、要求横向位移最小。如果不是这种情况，液压支架将不能很好的工作，因为支架工作在运功的地层上。屹蹑觎餐璇虑绥涵骓塄嗽实验室测试了一液压支架的原型。支架表现出大的双纽线位移，这种双纽线位移的方式回见少支架的承受能力。因此，重新设计很有必要。如果允许的话，这会减少支架的承受能力。它能决定去怎样寻找最主要的四连杆机构数学模型AEDB的最有问题的参数a1，a2，a4，否则的话这将有必要在最小的机构AEDB改变这种设计方案。蘩拓饵纤储裱媸墁锩童嵋上面所罗列出的所有问题的解决方案将告诉我们关于最理想的液压支架的答案。真正的答案将是不同的，因为系统有各种不同的参数的误差

4、，那就是为什么在数学模型的帮助下，参数al，a2，a4允许的最大的误差将被计算出来。逄惊珠樽拨鸫散贯蚁竹更2．液压支架的确定性模型痧塌铬馗楔宜南闪啵物凉首先，有必要进一步研究适当的液压支架的机械模型。它有可能建立在下面所列假设之上：锄郧噌墓瓶愧蜉蜕注芽舒(1)连接体是刚性的；锩痹麽碥镔轭周画耗彖暧(2)单个独立的连接体的运动是相对缓慢的．钯噎赚围栖害笪趄诎埘菜液压支架是只有一个方向自由度的机械装置。它的运动学规律可以通过同步的两个四连杆机构FEDG和AEDB的运动来模拟。最主要的四连杆机构对液压支架的运动规律有决定性毂协湃诵徜币嵇台觥悲虻的影响。惘漕缣

5、菀豉龚涩疗楼龟霍机构2只是被来通过液压泵来驱动液压支架绞结点C的运动轨迹L可以很好地来描述液压支架的运动规律。因此，设计任务就是通过使点C的轨迹尽可能地接近轨迹K来找到机构1的最理想的连接长度值。四连杆机构1的综合可以通过Rao和Dukkipati给出运动的运动学方程式的帮助来完成。镱午拦榍哜蝴郅适利淅揪图3描述了一般的情况。点C的轨迹L的方程式将在同一框架下被打印出来。点C的相对应的坐标x和y随着四连杆机构的独有的参数a1，a2，···a6一起被打印出来。牮图萜绰浇钋涿氯差氰穑点B和D的坐标分别是甩奂酷钾钟田镊锃洒舴袭xxacos(1)B5颖玩

6、团郅匀霰锡限榈妥巫yyasin(2)B5桑皿国疔撄砜部绾框兑敉xxacos(3)D6泼氪漫荣褊渭念楗江快茬yyasin(4)酱贻晰彦昆旒惟黪肉暄安D6参数a1，a2，···a6也彼此关联蜊綮宋派阡荜柑嘛卢浦硎222xya(5)儡桓醭摹窃沮闰赅爬盎芨BB2222xaya(6)茹赳它怯琬啜骶炜蹦杈番D1D4把(1)－(4)代入(5)－(6)即可获得支架的最终方程式滏慌异惆腱和璞蒈舳禾嬖222xacosyasina0(7)抿552测峪石囔谟哨里纶镗笏222xacos

7、ayasina0(8)6164饱疴四喜腥抻狂狼褪叟吭此方程式描述了计算参数a1，a2，a4的理想值的最基本的数学模型。钣含蚤肿宥槐璁驼腾瞎颠2.1数学模型盱闲受体铼彗疮鸽妒飓堑Haug和Arora提议，系统的数学模型可以用下面形式的公式表示锚盆影虼骚存句彪蚪钟蛸minf(u，v)，(9)镟鹆迭後饴褰诼阻靼伲淹约束于钙赂阌勾萘嫌官循寇式几gu，v0i=1，2，…，l(10)i邮筮膺葱噜篼镖堍囵痕痱和响应函数说黍杏闪埠迷徽绷爿乘咦hu，v0j=l，2，…，m(11)j雉氕擢鲦魄色苛是辨八绌向量u=[uTT1…un]响应设计时的变

8、量，v=[v1…vm]是可变响应向量，(9)式中的f是目标函数。豢劝贻悯锖捣嗽哩鞍茚扩为了使设