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1、學(xué)兔兔www.xuetutu.com第8卷第1期中國(guó)工程機(jī)械學(xué)報(bào)V01．8No．12010年3月CHIIESEJOURNALOFCONSTRUCTIONMACHINERYMar．2010長(zhǎng)臂架混凝土泵車油缸連桿系統(tǒng)布局優(yōu)化張艷偉，石來德(1．武漢理工大學(xué)物流工程學(xué)院，湖北武漢4．30063；2．同濟(jì)大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，上海200092)摘要：根據(jù)混凝土泵車的實(shí)際工作情況給出了各節(jié)臂架最危險(xiǎn)工況下理論受力值的計(jì)算方法，應(yīng)用浮點(diǎn)數(shù)編碼的改進(jìn)型遺傳算法對(duì)混凝土泵車臂架系統(tǒng)的油缸連桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化布局．經(jīng)仿真模型檢驗(yàn)，得到滿足系統(tǒng)運(yùn)行特性，且各節(jié)油缸的長(zhǎng)度及推力均有明顯減小的優(yōu)化布局方案，為長(zhǎng)臂架混凝
2、土泵車臂架系統(tǒng)的智能設(shè)計(jì)提供了理論依據(jù)．關(guān)鍵詞：混凝土泵車；優(yōu)化設(shè)計(jì)；系統(tǒng)仿真；遺傳算法中圖分類號(hào)：TU646文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1672—5581(2010)01—0041—05Layoutoptimizationoncylinder-rodsystemforlong-boomconcretepumpvehiclesGYah．wei、，sHILai．de2(1．SchoolofLogisticsEngieering，WuhanUniversityofTechnology，Wuhan430063，China；2．CollegeofMechanicalEngineering，Tongji
3、University，Shanghai200092，China)Abstract：Basedontheactualoperationsofconcrete—pumpvehicles，thecalculationmethodfortheoreticalloadingvaluesisproposedunderthemostdangerousworkingconditionsondiversebooms．Then，thelay—outoptimizationonthecylinder-rodmechanismofboomsystemisdevelopedusingtheimprovedgenet
4、icalgorithm，viz．，encodedbyfloatingpointnumber．Throughsimulationmodelvalidation，theoptimizedlay—outoptionsareobtainedwithoperationalpropertysatisfactionandsignificantreductionofvariouscylinderlengthsandpressures．Finally，thisapproachpavesavenueforintelligentdesignonboomsystemsofcon-crete-pumpvehicle
5、s．Keywords：concrete—pumpvehicle；optimizationdesign；systemsimulation；geneticalgorithm混凝土泵車是輸送混凝土的專用機(jī)械．如圖1所示，混凝土輸送管沿臂架方向固定在各節(jié)臂架上，各節(jié)臂架的輸送管通過回轉(zhuǎn)接頭和相鄰臂架的輸送管相連，借助臂架系統(tǒng)的伸展和回轉(zhuǎn)可以將混凝土沿管道連續(xù)輸送到澆注現(xiàn)場(chǎng)．混凝土泵車在工作過程中，臂架姿態(tài)多(如圖2)，工況復(fù)雜，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求輕量化，使得結(jié)構(gòu)布局設(shè)計(jì)難度大．對(duì)混凝土泵車臂架系統(tǒng)特別是長(zhǎng)臂混凝土泵車臂架系統(tǒng)進(jìn)行全面研究，具有重要的工程意義和應(yīng)用價(jià)值．目前國(guó)內(nèi)的學(xué)者對(duì)混凝土泵車的研究主要
6、有『1q]：臂架多體動(dòng)力學(xué)模型、臂架系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性、結(jié)構(gòu)疲勞壽命和可靠性分析、臂架系統(tǒng)澆筑過程的軌跡規(guī)劃問題等．各項(xiàng)研究為混凝土泵車的設(shè)計(jì)、制造、施工過程的自動(dòng)化和機(jī)器人化提供了理論參考．今后對(duì)混凝土泵車的研究將集中在結(jié)構(gòu)輕巧化、施工自動(dòng)化、工作范圍寬廣化等方面．本文以42m四節(jié)R型混凝土泵車為研究對(duì)象，建立了臂架系統(tǒng)油缸連桿機(jī)構(gòu)的優(yōu)化數(shù)學(xué)模型，通過仿真，全面系統(tǒng)地研究了油缸連桿機(jī)構(gòu)的優(yōu)化約束條件．對(duì)一種自適應(yīng)概率搜索算法——遺傳算法進(jìn)行了改進(jìn)，引入了倒位算子，將變異和倒位兩種操作混合成“擾動(dòng)”操作作用于染色體，基金項(xiàng)目：上海海事大學(xué)工程重點(diǎn)學(xué)科開放基金資助項(xiàng)目作者簡(jiǎn)介：張艷偉(1977一
7、)，女，副教授，工學(xué)博士．E．mail：zywtg@sina．com學(xué)兔兔www.xuetutu.com中國(guó)工程機(jī)械學(xué)報(bào)第8卷以增加群體的多樣性．針對(duì)遺傳算法局部搜索能力較差的缺點(diǎn)，在保存最優(yōu)個(gè)體的前提下，采用轉(zhuǎn)盤式選擇策略和錦標(biāo)賽選擇策略隔代交替使用，形成混合選擇算子，適當(dāng)減小選擇壓力，有利于全局搜索．將改進(jìn)后的遺傳算法應(yīng)用到混凝土泵車臂架油缸連桿系統(tǒng)的優(yōu)化布局設(shè)計(jì)中，取得了良好的效果．圖1混凝土泵車臂架系統(tǒng)圖2混凝土
