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基于粒子群算法的隧道挖装机工作装置优化设计与仿真

栗园园  
【摘要】:隧道挖掘装载机是以钻爆法为基础的隧道施工作业中重要的出渣设备,其具有扒渣效率高、无污染等特点.挖装机的使用可以有效加快隧道施工速度,提高生产效率,并具有很高的经济效益。目前,我国的挖装机设计水平尚不成熟,基本处于对国外产品的仿制阶段。 优化设计方法,尤其是智能优化设计方法已经越来越广泛地应用于机械设计领域。相对于传统设计方法而言,采用优化设计方法具有设计周期短、计算精确高、便于方案优选等诸多优点。将智能优化设计方法运用于挖装机的设计中,可以有效加快挖装机的开发进度,更快地得到最佳设计方案。 本论文以某型隧道挖装机的设计方案为基础,运用粒子群优化算法对该挖装机工作装置进行运动学、动力学优化设计和仿真分析,论文的主要工作如下: 1、基于挖装机工作装置的结构特点和工作原理,对挖装机工作装置进行详细的运动分析和动力分析,建立挖装机工作装置的运动学和动力学模型。 2、根据方案设计要求,确定挖装机工作装置的运动学、动力学综合优化数学模型,并基于粒子群智能优化算法和交互式编程语言(M语言)对优化模型进行编程求解,得出优化结果。 3、对优化前后的设计结果进行运动学和动力学的参数对比,验证优化设计结果的合理性。 4、基于运动学、动力学优化设计结果,利用Solidworks三维建模软件对挖装机工作装置进行结构设计,得出三维模型。 5、基于ANSYS有限元分析软件对挖装机工作装置的结构进行强度和刚度分析,验证结构设计的合理性。 本论文的研究,得到了一个更好的挖装机工作装置设计方案,也为隧道挖装机的设计提供了一种新的思路。粒子群算法在挖装机工作装置优化设计中的成功应用,为智能优化算法在机械设计领域的应用提供了借鉴。


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