ADAMS在颚式破碎机优化仿真设计中的应用(3)

本文把ADAMS引入到颚式破碎机的优化设计中,根据不同型号的破碎机,针对不同的设计变量、目标函数与约束条件,在ADAMS中定义各机构杆件不同的端点坐标即可对不同型号的颚式破碎机进行优化仿真设计,从而克服以往对颚式破碎机优化设计中需要根据不同破碎机型号,不同设计变量、目标函数及约束条件需要编写不同仿真设计程序的缺点,大大缩短了产品开发周期,加快了产品的市场反映能力,优化了产品性能,提高了产品的市场竞争力。

(1)设计任务的提出

随着全球矿产贫化，经济发展对各种金属及非金属矿产需求量的增加，各大矿山及建设用料加工单位对颚式破碎机提出更高要求，因此，市场对产量大，低能耗，高性能的颚式破碎机需求量大大增加。此外，用户对产品需求的多样化、个性化对现代产品设计提高更高的要求。本文所讨论的新产品PF1600X2100复摆颚式破碎机是某用户对厂家提出的新要求。

PF1600X2100大型复摆颚式破碎机的单重达到150吨，机高超过4米，设计生产此种大型颚式破碎机在国内尚属首次，对设计与制造带来机遇和挑战。为对PF1600X2100破碎机的设计生产达到一次成功，最大程度地减小产品潜在的影响因素，采用计算机仿真技术对PF1600X2100进行仿真优化设计。

(2)机构优化模型的建立

机构优化设计包括设计变量的确定，目标函数的建立以及设计约束的确定，此三部分组成了机构优化设计的数学模型。所以在颚式破碎机的优化设计中，应以颚式破碎机偏心轴偏心距和动颚上、下端行程特性值为目标函数，以破碎机的功耗、产量、机重、衬板磨损以及破碎腔性能为优化目标函数，另外还要以以上七种优化目标的某几种的通过加权因子组合函数为优化目标函数。其中通过加权因子组合变量优化时，由于加权因子的确定比较困难，故常常以前面七种情况为目标函数进行优化设计。

本文中所讨论PF1600X2100复摆颚式破碎机的设计要求为：破碎机偏心轴偏心距为30mm，连杆长度为3000mm左右，破碎腔设计为3640mm，破碎腔啮角22度，传动角为45~55度，动颚上端厚度为850mm，动颚下端为1490mm，肘板长度为800~1000mm，行程特性系数为1.1~3.0，破碎机悬挂高度为100~160mm。本文中主要对新型颚式破碎机的机构设计性能参数进行优化，选取动颚上、下端行程特性系数值最小为目标函数，其设计变量、目标函数及约束条件如下所示：

设计变量

取连杆长度l2，破碎机悬挂高度h，肘板长度l2及传动角λ为设计变量：x=[l2,l3,h,λ]

目标函数