南京工程学院英文论文及中文翻译英文论文题目:APPLICATION OFCOMPUTATIONAL AND DESIGNAPPROACHES TO IMPROVECARRIER STABILITY英文论文出处:P r o c e d i a E n g i n e e r i n gVo l.96中文翻译题目:运用计算和设计的方法来提高载体稳定性的应用专业:车辆工程（汽车技术）班级: 汽车技术112 学号:215110212学生姓名: 贾理想指导教师: 贺曙新副教授运用计算和设计的方法来提高载体稳定性的应用Alžbeta Sapietováa*,Vladimír Dekýšb,Milan Sapietac,Peter Pecháčd 摘要：本文的目的是提供理论和设计方法,其中包含金属碎片的小车输送机的机械装置的使用适用性的评估及其离散优化和设计修改。

运用Adams软件和在Matlab软件环境下建立的原始算法来解决这个问题。

关键词：机械装置，碎片运输机，优化，概率，液压装置，Adams，Matlab命名法f 目标函数i系统中框架成员的数量j 除去j自由度以外的几何约束的种类数n 自由度数目p point点估计的概率pα置信区间x 优化变量的向量希腊符号α 置信水平λ罚系数σmax最大主应力ω角速度1.引言轴承套圈加工线的设计需要改进具有特定参数的排屑输送机。

在一般的皮带输送机上，碎片的重心是不稳定，造成他们的传输问题。

因此碎片输送机车厢的开发应满足下列条件：a)有更大的力量和更高能力来把颗粒运输到相比其他的运输机更大的距离；b)运输不只是灵活，长和车削的碎片，而且大批量的的短小的密度大的碎片芯片具有更大的重量，体积单位；c)在生产大厅地面下工作，并要由其他输送机或工人按操作手册操作。

已经进行的测试和经验表明，如果输送机要满足给定的要求，必须选择最优设计参数。

在努力扩大这种运输机在行业应用上时，提出设计修改。

前面是几种类型的分析[1]。

2.小车式碎片输送机功能输送机用这样的方式设计，在 126. 63m轨道上，小车安装了一个附有耙的车厢(4)（如图1）。

其工作原理是基于车厢自重推动碎片到轨道(1)底部，同时向输送机的运动方向运动。

小车式输送机由两个液压缸(7) 及 (8) 通过下杆件(2) 和上杆件(3) 驱动。

图 1 显示安装耙子的车厢在最低的位置，埋在金属碎片下(6)，第二个耙子部分抬起并撕裂一堆金属屑，这些表明一个耙子不会干扰其他耙字和设备运动。

图1 小车式金属碎片输送机和液压设备用的原理图输送机的工作模式可以分为四个阶段： 1. 运输 (如图2.a)在碎片在轨道上运输的过程中，下杆件按速度v 21移动。

下杆件驱动上杆件缓慢移动。

当下杆件沿着指示速度的方向运动的时候，附着耙的车厢通过枢轴槽副连接运动，同时驱动通过旋转副连接的小车。

机械设备运动的这一阶段的工作模式计算公式 (1)：n = 3( i - 1) - ∑jdj 2j=1 = 3( 4 – 1 ) - 2*3 - 1*1 = 2 DOF (1)其中 3(i-1) 是一组自由部件的的自由度。

图2 碎片输送机工作模式：a )运输 b )车厢上升 c )系统移动 d )车厢下降2. 车厢上升接下来的工作模式是车厢在运输碎片上面的的上移。

下杆件保持静止。

上 杆件继续运动，推动小车，车厢通过旋转副和枢轴槽副连接升高到运输的碎片上面(如图2.b )。

车厢上升期间，下杆件保持静止，即我们认为作为一个框架，从而在这一阶段的工作模式的自由度是： n = 3 ( 4 – 1 ) - 2*3 - 1*2 = 1 DOF3. 系统的移动系统的移动是通过静止不动的上杆和向后移动的下杆，所以该系统移回的一个工作循环的开始（如图2.c ） 。

4. 车厢的下降液压缸(7) 向后推动上杆件，实现车厢下移到其初始位置，而下杆件静止不动。

在运动中，保险杠释放小车和车厢依靠自重返回到较低的位置。

车厢下降到初始位置，工作循环开始重复。

3. 优化过程的应用为了达到适当倾斜性能式输送机，必须正确设计车厢的重量。

如果车厢重量太小，与输送金属的接触是不够的。

如果体重太大，芯片的大电阻可以导致式输送机故障。

优化参数的选择可以参考公式[2]。

所选择的优化变量要尽可能减轻车厢的重量，而不大于最大约束应力（考虑疲劳寿命）[3][4]。

根据以前的经验分析，所选择的优化变量为车厢的外部直径D 和几何参数r 和r 3（如图3）。

然后优化变量的向量是：x =[x 1 x 2 x 3]T =[D r r 3]T (2)目标函数由车厢横截面面积组成，如下所示：F (x )=π∙(D 2−d 2)4=π∙[D 2−(0.87∙D 2)]4 (3)因为 σmax ≤35 MPa ，而且 F (x )=λ∙π∙(D 2−d 2)4=λ∙π∙[D 2−(0.87∙D 2)]4 (4)因为 σmax >35 MPa ，其中罚系数λ可以取2。

图3 优化变量示意图 图4 车厢在优化前的应力 σm a x参数r 和r 3在目标函数中的影响"隐藏"在罚系数中，即这些参数直接影响最大弯曲时刻的应力σmax 的大小（如图4）[5]。

起始值的选择上，从原始的r =150 mm 开始努力增加车厢拉杆的尺寸，以减少车厢工作部分的重量。

表1是在Matlab 环境中优化过程的结果和在ADAMS 中考虑到车厢的灵活性的分析结果。

表1 优化过程中的监测参数的值监测的参数Χ1 [mm ] Χ2 [mm ] Χ3 [mm ] 目标函数f [mm 2] 最大应力σmax [MPa ] 起始值50 240 575 536 30.02 最优值39.5 201.3 550.6 276.5 35 ADAMS 中计算的值 40 200 557 - *39.0 *在ADAMS/AutoFlex 环境中通过柔性体模型计算出的最大应力值。

图5 在ADAMS 中选择点压力的变化过程4. 不确定参数对小车式输送机使用适用性影响的评价前面的部分是所有输入的参数的确定。

然而由于制造公差，工作条件的变化（但还是可以接受的）和用户干预的结果，我们要考虑到所选参数变异性。

在第一次迭代中，我们认为这些参数是相应区间上均匀分布的随机变量。

其实际值是（如图6）：重量的杆 Q ∈（150，220）N ，磨擦系数 f 1∈(0.1,0.2),系数的关键摩擦 f p ∈(0.08,0.1)，碎片高度 A ∈(80,450)mm ，碎片的体积系数 W ∈(15,30)，车厢杠杆的长度 r ∈(150,200)mm ，压力车厢的倾斜角φ∈(90,135)mm，图6 负载和可变参数对于提到的输入值，有可能获得通过多个始于分析关系止于模拟方法的程序的概率描述。

为了避免复杂的解析关系，以及利用不同的概率密度函数直方图的直观性，我们选择Monte Carlo方法。

图7和8是产生的的力Y3、碎片摩擦力X3的概率密度函数图。

通过缩小Q 值和r值的范围，达到润滑要求的f1和f p值和优化生产大厅里的加工机器的设备，还有可能轨道深度的校核，来努力减小Y3值的不利区间。

图7概率表示的阻力X3与应力Y3之间的关系图最大化减小Y3的不利区间也就是最大化概率P，这样能够确定该设备具有的能力来实现（在轨道中运输碎片）和保证所有组件（机械、液压、电子）处于运行状态的功能。

上述的概率是：P=Prob{Y3≥0}. (5)且基于模拟仿真，我们可以确定其估计值[6]， -点估计p point和pα（´100.α-置信区间百分比）。

例如α=0.95p point=0.9235，p0.95=(0.923,0.924). (6)图8产生的阻力X3和应力Y3的概率密度图5.液压装置保证接触稳定如果由碎片造成的阻力上升高于可接受水平，设计允许车厢开始上升，以避免将设备超载(如图9)。

当车厢升高时，耙子划分输送的物料，因此荷载减小，随后耙子靠自重下降。

碎片包装的压实度和包装时候作用在上面力的大小决定运输的碎片包能够完全分成两部分。

为了防止过载或耙子不接触碎片，我们对此进行了分析[7]。

图9装载碎片时的位置图10液压装置本文介绍，运用在小车和上杆件之间的液压装置，可以解决目前的问题（如图10和图11）。

在碎片运输过程中，该装置按压耙子，在输送机过载时候，该装置放开耙子。

这可确保耙子时刻与输送物料接触[8][9]。

液压缸(10) 固定在上杆，活塞与活塞杆连接到手推车。

两个并行分开的液压支路从液压缸处引出。

液压控制回路的第一个分支与第一个液压阀(11) 连接，在第二个支路与第二个单向液压阀(12) 或溢流液压阀(13) 相连（如图11）。

在移动小车的一侧，液压缸的灌装孔与灌装箱通过液压油相连通。

当耙子耙住碎片，因为车厢负荷不断增加，液压缸内的压力也在不断上升。

如果单向液压阀(12) 的压力不超过允许的最大压力p max，耙子不会上升，而将碎片运输到在给定位置。

如果碎片产生的阻力很到，以至于超过单向液压阀的最大压力，即p1≥p max，液压油开始通过回路流进活塞的另一侧，耙子开始提升（如图11）。

耙子继续上升直到碎片和耙子之间的阻力不下降，然后将碎片分开。

大包碎片被分为几个部分后，液压缸内的压力下降到低于最大值,耙子下降，由其自身的质量和缸内的压力将液压油通过第一个液压阀推向活塞的另一侧(11) ，此时具有很小的开放压力p2（如图12）。

图11液压装置-耙子上升在抓耙期间，耙子的最大行程，受到在移动的小车上的液压缸中与上杆件连接的活塞的最大行程的限制。

当引入一个设备以防止小车运输机超载时，有一个装配必须要进行测试，以确定液压元件是否适合给定类型的金属碎片的运输的(6)[10]。

此测试可以通过溢流阀来实现(13) 。

图12液压装置-耙子下降6.总结在优化过程中，所设计的参数，努力减少车厢质量，而不违反应力约束。

当Y3是非负矩阵时，概率估计为测量设备正常功能的概率提供帮助，而设备的可靠性决定了测量的设备无故障概率（在给定的时间内）。

所用的Monte Carlo方法耗费时间，而是一般的可以简单地获得的数据集处理和演示文稿的广泛手段。

对防过载小车式金属碎片输送机的的设备可以方便地用于耙子输送机，机械工业中主要用于收集金属碎片。

经过一些修改，输送机可用于非机械行业的金属或非金属对象的运输。

在超载风险很明显，比如长途运输或者需要大功率小车的情况下，可以运用带有防超载设备的小车式输送机。

如有必要，该输送机可也用于斜坡上运输。

上述的优势主要适应对过载、独立功能的单个耙和耙子在碎片上面向后的运动的情况。

鸣谢这项工作得到了VEGA机构的VEGA1/1259年/12和VEGA1/1000年/12支持。