山地果茶园单轨运输机摆臂式装卸结构设计与优化

摘要

【目的】针对现有的山地果茶园运输机械功能单一，传统的起重搬运装备难以适用、人工装卸劳动强度大的问题，本文优化设计一种单轨运输机摆臂式装卸结构以满足山地果茶园装卸需求。【方法】根据山地果茶园电动单轨运输机的基本参数信息，设计摆臂式装卸方案，装卸装置最大装卸高度为700 mm、最大装卸质量为200 kg；针对传统摆臂式装卸结构油缸载荷大和负载突变的问题，对传统的摆臂式装卸结构进行动力学与运动学分析，并通过ADAMS参数化建模和优化，设计了一种绳索-举升臂联动的装卸结构；利用基于精英策略的快速非支配排序遗传算法(Non-dominated sorting genetic algorithmsⅡ，NSGA-Ⅱ)进行结构尺寸的多目标优化；最后，进行绳索联动装卸结构的动力学仿真，试制样机并进行载质量和摆动试验测试。【结果】ADAMS参数化建模与优化可以增大装卸范围、降低工作所需的油缸驱动拉力，使传统摆臂式装卸结构的最大驱动力降低了12.0%；优化后的绳索联动装卸结构理论最大驱动推力为5 697 N、最大驱动拉力为9 203 N，比传统的摆臂式装卸结构的理论最大驱动推力降低了41.2%、最大驱动拉力降低了10.3%、最大驱动推力变化率降低了53.0%，避免了油缸负载突变，负载变化曲线更加平稳。仿真和样机试验结果表明，绳索联动装卸结构具有先进性和可行性。【结论】本文对摆臂式装卸结构进行设计与优化，提出了一种绳索联动装卸结构，能够满足单轨运输机装卸需求，可以在丘陵山地果茶园生产实践中应用推广。

关键词

果园 / 茶园 / 单轨运输机 / 摆臂式装卸 / 多目标结构优化 / 动力学仿真