一种抱轮式汽车搬运器性能参数设计方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN108427855A(43)申请公布日2018.08.21(21)申请号201810296382.5(22)申请日2018.03.30(71)申请人浙江大学地址310058浙江省杭州市西湖区余杭塘路866号(72)发明人冯毅雄吴博程锦(74)专利代理机构杭州求是专利事务所有限公司33200代理人林松海(51)Int.Cl.G06F17/50(2006.01)权利要求书2页说明书10页附图5页(54)发明名称一种抱轮式汽车搬运器性能参数设计方法(57)摘要本发明公开了一种抱轮式汽车搬运器性能参数设计方法。首先建立搬运器抱夹并搬运汽车的动力学模型，推导出搬运器系统整机数学模型，确定搬运器模型的刚度、阻尼、质量矩阵，并以此为搬运器性能的设计空间。然后确定搬运器设计的约束条件，通过多次拉丁超立方试验与数值计算，通过最小密度-潜在最优采样策略构建搬运器性能参数代理模型，并使用NSGA-II算法对该模型进行求解。本发明解决了搬运器设计时不考虑动载系数，根据经验数据随意确定系统参数设计的问题，构建了搬运器系统参数与性能模型，提高了搬运器设计的稳定性，减少了搬运器设计周期。CN108427855ACN108427855A权利要求书1/2页1.一种抱轮式汽车搬运器性能参数设计方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一，将搬运器的升降台轨道和车位轨道之间的接头缝隙作为不平顺激励，并将搬运器整机分解成框架子结构和抱臂子结构，分别建立两个子结构的动力学数学模型，消除界面力，得到搬运器系统动力学模型，得到系统的质量矩阵、阻尼矩阵、刚度矩阵，积分求解得到动载系数的响应；步骤二，根据所述的质量矩阵、阻尼矩阵、刚度矩阵中的设计变量，分析设计变量对于所述的动载系数的影响趋势，选取影响较明显的设计变量组成设计空间，以所述的动载系数的响应的峰值和谷值作为优化目标值，以搬运器的抱臂的应力与弯曲变形为约束条件，建立搬运器性能参数设计优化模型；步骤三，在所述的约束条件范围内，以最小密度与潜在最优准则为采样策略，设计样本数据和数值计算，构建近似代理模型，使用NSGA-II进行全局寻优，得到多个搬运器性能的优化解；步骤四，根据步骤三中得到的优化解中的动载系数峰值与谷值，归一处理峰值与谷值两个目标，设定加权系数，得到搬运器性能的最优解。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤一中所述的接头缝隙为台阶信号，其表达式为：其中，fi(t)为第i个靴轮经过接头缝隙的激励信号，t为搬运器经过的时间，Ai为控制的最大接头高度，ti为搬运器经过接头的时刻。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤一中所述的框架子结构，其动力学方程为：其中，my为搬运器框架的质量；ky为搬运器靴轮的等效刚度；cy为搬运器靴轮的等效阻尼；la、lb为搬运器抱臂中心与前后靴轮的距离；pa，pb为搬运器前后两靴轮对应的轨道不平度；y为搬运器框架的竖直方向上的位移；θ为搬运器整体绕着质心的旋转角度；J为搬运器的转动惯量；F界为抱臂子结构和框架子结构的界面力；步骤一中所述的抱臂子结构的动力学方程为：其中，mz为搬运器承载汽车质量；kz、cz为抱臂与汽车轮胎的的等效刚度和等效阻尼；q为抱臂的竖直方向上的位移；F界为抱臂子结构和框架子结构的界面力。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：所述的质量矩阵、阻尼矩阵、刚度矩阵分别为：2CN108427855A权利要求书2/2页5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，对搬运器性能影响较大的设计变量为，靴轮等效刚度，靴轮等效阻尼，轮臂距，抱臂直径，轮端距，两臂距。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的搬运器的性能参数设计优化模型为，其中ξ1、ξ2是搬运器的动载系数的峰值和谷值，xi是第i个设计变量，M是搬运汽车的质量，g重力加速，lc是轮端距，y是抱臂的弯曲挠度，E、I是抱臂的弹性模量和惯性矩，[σ]、[t]是抱臂的许用应力和弯曲变形挠度。7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的以最小密度与潜在最优准则为采样策略具体如下：其中，s(x)为搬运器性能近似模型响应值和样本点数值的误差；n为约束条件的个数；r(x)为未知点x到样本中其他点的极大化最小距离。8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的归一处理峰值与谷值两个目标具体如下：以α，β分别为两个目标的加权系数，其中α+β＝1；搬运器性能的最优解的计算公式如下：κi＝αui+βvi其中，ui、vi搬运器动载系数峰值和估值的归一化化值。3CN108427855A说明书1/10页一种抱轮式汽车搬运器性能参数设计方法技术领域[0001]本发明涉及机械工程领域、计算机应用技术领域，更具体地，涉及一种抱轮式汽车搬运器性能参数设计方法