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　　ADAMS在颚式破碎机优化仿真设计中的应用江西科技师范学院大专部陈红江提高了产品的市场竞争力。然而国内对颚式破碎机的仿真优化设计的研究主要限于对特定型号的颚式破碎机编写相应程序进行优化设计，这些程序大多重用性差，只能解决特定型号中的特定问题。然而破碎机的优化内容是根据不同客户要求需要经常变化的，因而仿真优化设计工作经常要重复大量而繁锁的编写程序工作，费时费力，而且还延长了产品开发周期。本文利用先进的运动学与动力学仿真优化设计软件ADAMS对新型复摆颚式破碎机机构设计进行仿真优化，其主要任务是优化破碎机给、排料口水平及垂直行程和行程特性系数，从而提高破碎机处理量，减小破碎机重量，增强破碎机结构强度，减小破碎机衬板磨损，从而大大提高破碎机工作性能。可增大动颚上各点的水平行程，减小破碎机高度，减轻破碎机重量，减小动颚上各点行程特性系数，从而大大提高破碎机工作性能。减小连杆长度则有利于增大动颚下端水平行程，减小行程特性系数，对提高生产能力和延长颚板使用寿命都是极为有利的。但过短的连杆给机架结构设计带来困难并使动颚受力恶化。连杆倾角对应于破碎腔啮角，减小破碎腔啮角有利于提高破碎机产量，改善破碎作用力并有利于采用新的破碎原理（如层压破碎原理）。但啮角过小，将使破碎机高度增大，机重增加，机架长度加长。传动角的大小对破碎机性能影响很大，增大传动角有利于改善破碎机受力，提高散体物料破碎力，但同时也会减小动颚下端水平行程，增加垂直行程，从而加大动颚衬板磨损，减小衬板寿命。颚式破碎机是矿山生产、建设用料加工及聚合化工生产的主要设备之一，被广泛地应用于各种金属与非金属矿山、化工矿物以及水泥、建材等物料的生产加工中。近年来，随着矿山生产和建材加工中一些新理论的提出，用户希望散体矿石能够在破碎阶段尽可能地得到粒度更细、块度更好的产品。此外，随着全球矿产贫化现象的出现，在保持或增加各种金属与非金属矿产量的前提下，要求处理的原矿量大大增加，这对破碎设备提出了更高的要求，也提出了更大的挑战。无疑，现行落后的颚式破碎机不能承担新时期的生产任务，必须开发高性能、低能耗的新型颚式破碎机。国外从上世纪中后期开始利用计算机仿真技术对颚式破碎机机构、腔型、产量和磨损等进行优化，研制开发出无塞点、高度低、重量轻、产品粒型好、产量高的高性能、低能耗的新型颚式破碎机，从而大大提高了破碎机的性能，缩短了产品开发周期，一、优化仿线.颚式破碎机工作原理及其结构尺寸对破碎机性能的影响颚式破碎机是典型的曲柄摇杆机构，其机构图如图1所示。所示四杆机构中AB曲柄破碎机偏心轴，BD连杆为破动颚，CD摇杆为破碎机肘板，EF破碎机定颚。增大曲柄AB的长度，将增大破碎动颚上各点的水平行程值，从而提高破碎机生产能力，但另一方面也会增加破碎机功耗，恶化破碎腔受力状况。减颚式破碎机机构简图本文作者利用ADAMS运动学与动力学仿线复摆颚式破碎机进行快速开发，对破破碎机及其他工业产品的设计有实际的指导意义。2.设计任务的提出与机构优化设计模型的建立(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。为实现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，笔者PF1600X2100进行仿线)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的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右，破碎腔设计为3640mm，破碎腔啮22度，传动角为45~550，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，破碎机悬挂高度肘板长度及传动角为设计变量：目标函数目标函数是设计变量的函数，以表示，优化过程可以按目标函数极大或者极小来处理，在本文中即是动约束条件根据设计要求以及优化目标函数，约束条件为：在已有的优化设计中，在建立设计变量、目标函数及约束条件后，主要工作就是编写针对本次优化的仿真设计程序来优化颚式破碎机的机构设计参数。其主要弊端是针对不同的设计变量、目标函数及约束方程，必须编写不同的仿真优化设计程序，这不仅要做大量类似的重复工作，而且还延长了产品的开发周期和上市时间，降低了产品的市场反映能力。本文基于现有成熟的ADAMS虚拟产品开发软件，对PF1600X2100复摆颚式破碎机进行仿真优化设计，这不仅大大减小了优化设计的工作量，而且极大地提高了仿真分析的可靠性，加快了产品上市的时间，提高了产品竞争力。二、ADAMS对破碎机的仿线.虚拟机构模型的建立ADAMS提供了非常方便的三维建模技术、结构分析技术以及模型分析技术、控制系统设计与分析技术、优化仿.icad/index_book.htm制造业信息化工程系列培训教材之《图解产品数据管理》定价：38随着PDM系统的广泛应用，产品开PDM、项目管理和Internet/Intranet/Extranet的过程流阶段过渡。与此同时，人们对于PDM系统的认识也越来越客观，越来越理性化。本书的素材主要取自近年来J.授和祁国宁教授在一些PDM研讨会或培训班上的演讲稿。我们一直非常希望有机会将这些素材整理成一本以插图为主、简明扼要的PDM培训教材。两年以前，针对开发和实施PDM系统过程中出现的一些重要问题，结合近年来我们在产品建模技术以及PDM应用方面的研究成果，四位作者开始策划本书的框架以及主要内容，撰写了本书。与其他PDM论著不同，作为一种尝试和探索，本书以270余幅插图为主，配以适当 讨论PDM 系统的原理及重要应用问题。 因为 很多情况下，图表比文字叙述更加直 息量更大、更能说明问题。咨询电话 真分析技术以及利用实验数据进行 建模的技术等等。本文主要利用 ADAMS/VIEW模块对 PF1600X2100 新型 颚式破碎机进行优化仿真设计。 在优化分析之前，先建立虚拟机 构模型。 板长度，破碎腔啮角和传动角等进 行跟踪记录。以下端行程特性系数 为目标函数的部分优化结果记 录如图3 所示。将颚式破碎 机动颚水平行程设 计得大些有利于提高破碎机产量， 强化对散体物料的破碎作用。而将 将颚式破碎机动颚水平行程设计得 小些则有利于减小定、动颚衬板磨 损，改善破碎机受力，延长衬板使 用寿命。破碎腔啮角的大小直接关 系到物料的受力状态，机架结构设 计和破碎机产量，小的啮角有利于 提高破碎机产量，利用先进破碎原 理进行物料破碎，但破碎机高度将 增加。衡量各方面因素，结合破碎 机设计经验，表 计参考数据。量功能来实现，通过测量定义机构 中动颚上、下端点水平行程与垂直 行程的变化及行程特性系数，在仿 真优化设计过程中监控上、下端行 程特性系数，而优化变量则在整个 约束允许的范围内按规律离散取 值，当目标函数达到极小或者极大 时，仿真优化设计结束。约束条件 是通过 ADAMS 所提供的设计变量变 化范围和传感器功能来确定的，当 取值超出允许范围时，此次仿真迭 代取消，进入下一仿线.仿真优化设计 ADAMS中确定设计变量、目 标函数及约束条件后，即可开始进 行仿真优化设计。仿真优化按目标 函数的不同分两种情况进行，即以 下端行程特性系数为目标函数和以 上端行程特性系数为目标函数。在 仿真分析过程中，主要对动颚上、 下端行程特性系数，上、下端水平 行程，悬挂高度，连杆长度，肘 虚拟机构模型如图 连杆模型建立破碎机的曲柄摇杆机构，其中右上部橙色杆件为破碎机 偏心轴、绿色板块是破碎机动颚部 件，青色杆件为破碎机肘板，红色 板块为破碎机定颚齿板。此外，还 要建立工作杆件之间的约束与驱动 关系，右上部半圆箭头是对破碎机 偏心轴施加的驱动力矩，各杆之间 通过转动副相连接，其中定颚、肘 座基部及曲柄中心与大地固接。 2.设计变量、目标函数及约束 条件的确定 以上端行程特性系数 标函数的优化结果如表2所示。 以排料口行程特性系数为优化目标函数 ADAMS中的表达主要是通过给定各 端点坐标值的变化约束范围来实 现，计算目标函数值并使之为极 小，从而达到最优化的目的。目标 函数的实现主要是通过 ADAMS 以排料口行程特性系数为优化目标函数 进料口水平行程57.48 45.36 34.60 12.63 进料口 1.310 1.287 1.248 1.245 悬挂高度h 140 115.6 104.54 110.2 排料口水平行程 59.29 35.68 21.35 9.649 1.8542.020 2.230 2.253 21.7821.78 22.08 22.07 传动角 46 49.81 51.36 53.57 连杆 2857 2967 2995 3008 801.3773.5 812.5 838.7