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《基于VB的液压挖掘机动臂的APDL参数化设计与优化》篇一一、引言液压挖掘机是工程机械设备的重要组成部分，而动臂作为液压挖掘机的主要构件之一，其设计与优化对于挖掘机的性能和效率具有重要影响。
随着计算机辅助设计技术的发展，参数化设计方法在液压挖掘机动臂设计中的应用越来越广泛。
本文将介绍基于VB（Visual Basic）的液压挖掘机动臂的APDL（ANSYS Parametric Design Language）参数化设计与优化的方法，以提高设计效率和动臂性能。
二、动臂的参数化设计1. 设计需求分析在动臂的参数化设计阶段，首先需要对设计需求进行分析。
这包括确定动臂的尺寸、材料、强度等要求，以及考虑挖掘机的整体性能和工作环境等因素。
通过分析这些需求，可以确定动臂设计的关键参数。
2. VB与APDL的结合为了实现动臂的参数化设计，我们采用VB与APDL相结合的方法。
VB作为一种编程语言，具有强大的数据处理和界面开发能力，可以方便地实现与ANSYS软件的接口连接。
而APDL则是一种用于ANSYS软件的参数化设计语言，可以实现模型的自动生成和优化。
通过将VB与APDL相结合，可以实现对动臂的参数化建模和仿真分析。
3. 参数化建模在参数化建模阶段，我们根据设计需求，利用VB编写程序，生成动臂的几何模型。
通过调整模型中的参数，可以方便地实现模型的修改和优化。
同时，我们还可以利用APDL语言，将模型导入到ANSYS软件中，进行有限元分析和优化。
三、动臂的优化设计1. 有限元分析在动臂的优化设计阶段，我们首先需要对模型进行有限元分析。
通过ANSYS软件，我们可以对模型进行网格划分、材料属性设置、边界条件设定等操作，然后进行应力、位移等分析。
通过分析结果，我们可以了解动臂在不同工况下的性能表现，为后续的优化提供依据。
2. 优化算法选择在优化算法的选择上，我们采用遗传算法、梯度下降法等优化算法。
这些算法具有全局搜索能力强、收敛速度快等特点，可以有效地对动臂进行优化设计。
《基于VB的液压挖掘机动臂的APDL参数化设计与优化》篇一一、引言液压挖掘机是现代工程建设的核心设备之一，而动臂作为液压挖掘机的重要组成部分，其设计和性能直接影响整个机器的工作效率和安全性。
本文以基于VB（Visual Basic）的液压挖掘机动臂的APDL（ANSYS Parametric Design Language）参数化设计与优化为研究对象，旨在通过参数化设计方法和优化技术，提高动臂的性能和可靠性。
二、动臂的参数化设计1. 设计思路与目标在动臂的参数化设计中，我们采用VB作为编程语言，APDL作为参数化设计的工具。
设计目标是实现动臂结构的参数化描述，使设计人员能够快速、灵活地调整动臂的结构参数，以达到最优的设计效果。
2. VB与APDL的联合应用VB和APDL的联合应用，可以实现动臂设计的自动化和智能化。
在VB环境中，我们可以编写程序来控制APDL生成动臂的三维模型、网格划分、材料属性定义等。
同时，VB还可以将设计人员的意图和要求转化为APDL的命令语言，实现对动臂的快速设计。
3. 参数化设计流程（1）建立动臂的参数化模型：在APDL中，根据动臂的结构特点，建立参数化的三维模型。
（2）定义材料属性和网格划分：在VB中编写程序，控制APDL对动臂模型进行材料属性的定义和网格划分。
（3）进行有限元分析：利用ANSYS软件进行有限元分析，对动臂的强度、刚度、稳定性等性能进行评估。
（4）优化设计：根据有限元分析结果，调整动臂的结构参数，以达到最优的设计效果。
三、动臂的优化设计1. 优化目标与约束条件在动臂的优化设计中，我们以动臂的质量、强度、刚度和稳定性等为优化目标，同时考虑制造工艺、成本等约束条件。
通过优化设计，提高动臂的性能和可靠性。
2. 优化方法与流程（1）建立优化数学模型：根据优化目标和约束条件，建立动臂的优化数学模型。
（2）选择合适的优化算法：根据动臂的特点和需求，选择合适的优化算法进行优化设计。
液压挖掘机的系统建模与控制液压挖掘机是一种高效的工程机械，被广泛应用于土方工程、采矿和建筑等领域。
液压挖掘机的核心部件是液压系统，其负责对挖掘机的各项运动进行控制和协调。
由于液压挖掘机的工作环境十分恶劣，其液压系统的设计和控制系统的研发都十分具有挑战性。
本文将探讨液压挖掘机的液压系统建模和控制。
一、液压系统的建模液压系统的建模是指将其抽象为一个数学模型，以便于对其进行控制和分析。
液压系统的建模可以分为两个层次：系统层次和元件层次。
1.系统层次建模系统层次建模是将整个液压系统抽象为一个闭合的控制系统，其中输入是液压泵的输出压力和流量，输出是液压缸的运动速度和力。
系统层次建模中，液压系统可以看作是一个混沌、耗散、非线性系统。
针对这类系统，通常采取状态空间模型进行建模，即将系统表示为一个一阶微分方程组。
这种建模方法可以更好地反映液压系统的动态响应特性。
2.元件层次建模元件层次建模是将液压系统抽象为多个基本构件组成的网络，以便于对各个构件进行建模和分析。
在元件层次建模中，设计液压系统常用的元件有：液压泵、液压缸、液压马达、电磁换向阀、安全阀等。
这些元件的建模通常采用动态流量法或静态力平衡法。
二、液压系统的控制液压系统的控制是指控制系统对液压系统各项运动进行协调和调节。
液压挖掘机的工作环境十分复杂，其液压系统的控制设计往往需要考虑各种外部干扰以及自身的稳定性和安全性等因素。
1. PID控制PID控制是一种经典的控制方式，常用于对液压系统进行控制。
PID控制器包括三个部分：比例环节、积分环节和微分环节。
比例环节对误差进行线性比例控制，积分环节对误差进行积累控制，微分环节则对误差进行微分控制。
PID控制器可以自适应地调节参数，从而达到更好的控制效果。
2. 模糊控制模糊控制是一种非线性控制方法，它适用于复杂的非线性系统。
液压挖掘机的液压系统具有强耦合、非线性等特点，因此模糊控制可以应用于对其进行控制。
模糊控制器就是将控制量和被控量抽象为模糊量，并通过一定的推理机制处理模糊信息，从而实现系统的控制和调节。
挖掘机工作装置液压系统建模与参数估计何清华，郝鹏，张大庆( 湖南山河智能机械股份有限公司,长沙410100; 2中南大学机电工程学院,长沙410083)摘要: 首先介绍了试验挖掘机机器人改造后的电液比例系统。
而后结合所采用的LUDV 系统( load independent flow distribution system)的特点,以动臂装置液压系统为例,从电液比例阀的动态特性,液压系统的流量方程、连续性方程及力平衡方程入手,给出了电液比例系统的数学模型;在此基础上,根据试验结果对电液比例模型进一步进行简化,并利用相关的试验对模型进行了验证。
通过对挖掘机动臂装置的结构和受力分析,导出了模型中液压缸等效质量(M ) 、液压缸负载力( Fl )等参数的估算方法和公式;通过试验辨识的方法确定阀的流量增益系数( Kq ) 取值范围。
关键词: 挖掘机;电液比例系统; LUDV系统;建模;参数估计液压挖掘机由于具有经济性及适应多种用途的优点,被广泛的应用于包括农业、建筑、及军事等领域,并起到举足轻重的作用,己成为工程机械的主流产品。
机电一体化、自动化目前已成为工程机械的发展方向,因此液压挖掘机的自动化也逐渐成为各国的研究重点;其中工作装置的自动控制又成为国内外研究的热点课题。
对挖掘机工作装置的轨迹跟踪控制,不同的研究者可能采取不同的控制策略. 但无论采用何种控制策略,都要求首先掌握挖掘机工作装置的结构及其液压驱动系统的动、静态特性等先验知识,其控制品质主要取决于专家对挖掘机工作装置及其液压系统各特性中先验知识所掌握的程度。
若能获取系统精确的数学模型,则有助于控制系统设计。
然而,在建模过程中发现该系统十分复杂,它具有非线性和快时变的特点,即使采用系统辨识的方法,也不能获得收敛的模型参数。
国外有很多学者采用了非线性方法建模,虽有不错的效果,但其控制器设计普遍比较复杂,距离工程实际有一定的距离。
本文从工程实际的角度对模型进行简化,得到的控制模型易于控制,控制器的实现相对简单,降低控制成本。
《基于VB的液压挖掘机动臂的APDL参数化设计与优化》篇一一、引言随着科技的不断进步，工程机械的自动化和智能化水平逐渐提高。
液压挖掘机作为工程机械的重要一环，其动臂的设计与优化对提高挖掘机的性能和效率具有重要意义。
本文将介绍基于VB（Visual Basic）的液压挖掘机动臂的APDL（ANSYS Parametric Design Language）参数化设计与优化方法，旨在为相关领域的研究和应用提供参考。
二、动臂的参数化设计1. 设计思路动臂的参数化设计主要包括确定设计参数、建立几何模型、定义材料属性等步骤。
通过VB编程语言，可以实现对动臂设计的参数化控制，提高设计的灵活性和效率。
首先，根据液压挖掘机的性能要求和工作环境，确定动臂的设计参数，如长度、宽度、厚度等。
然后，利用APDL语言建立动臂的几何模型，通过VB语言进行模型的参数化控制。
最后，定义动臂的材料属性，如弹性模量、泊松比等。
2. 设计实现在VB编程环境中，通过调用APDL语言的相关命令，实现动臂的参数化设计。
具体步骤包括：（1）在VB中创建用户界面，用于输入动臂的设计参数。
（2）将设计参数与APDL命令进行关联，实现参数的动态输入和输出。
（3）利用APDL语言建立动臂的几何模型，包括各部分的尺寸、形状等。
（4）在VB中定义动臂的材料属性，如弹性模量、泊松比等。
（5）将设计结果输出为CAD文件或ANSYS文件，以便进行后续的有限元分析和优化。
三、动臂的有限元分析有限元分析是评价动臂性能的重要手段。
通过在ANSYS软件中导入设计结果，对动臂进行有限元分析，可以得到其应力、应变、位移等性能参数。
这些参数可以用于评估动臂的性能和优化方向。
四、动臂的优化方法针对动臂的性能要求和工作环境，采用多目标优化方法对动臂进行优化。
优化目标包括减轻动臂的重量、提高动臂的强度和刚度等。
通过调整动臂的设计参数，如长度、宽度、厚度等，实现多目标优化。
在优化过程中，利用VB和APDL的参数化设计功能，实现优化结果的快速生成和评估。
基于ANSYS和神经⽹络的液压挖掘机动臂轻量化设计⽅法研究基于ANSYS和神经⽹络的液压挖掘机动臂轻量化设计⽅法研究向琴张华胡晓莉陈薇薇(武汉科技⼤学机械⾃动化学院，湖北武汉430081)摘要：以挖掘机的动臂结构为研究对象,构建考虑静态强度、刚度、轻量化等性能的优化设计数学模型，以ANSYS软件为⼯具，对挖掘机动臂进⾏了轻量化设计计算，针对轻量化设计过程中设计变量⾮线性的特点，建⽴了⼈⼯神经⽹络的模型，对ANSYS软件优化设计的结果进⾏了验证，有效的降低了动臂的重量。
结果表明，⽤两种⽅法结合起来进⾏轻量化设计的⽅法合理可⾏，对其他的机械进⾏轻量化设计具有⼀定的指导意义。
关键词：液压挖掘机；动臂；轻量化；有限元分析；⼈⼯神经⽹络中图分类号：TH122Research Method for Lightweight on the arm of hydraulic excavator Based onANSYS and neural networkXIANG Qin ZHANG Hua HU Xiaoli CHEN Weiwei(Wuhan University of science and technology, Machinery Automation college, Hubei,Wuhan,430081)Abstract: Take a structure of the arm of hydraulic excavator as the research object, the mathematical model of optimal design taking into static strength, stiffness and lightweight is built. Based on the powerful finite element analysis software –ANSYS –simulation platform, it has completed design and calculation for lightweight on the arm of hydraulic excavator, and the model of the neural network is built for the nonlinear characteristics of the design variable, to verify the optimization results by ANSYS, the weight of the arm has a significant reduction finally. Results indicate that, this method combine with ANSYS and neural network is reasonable and feasible, and it has a certain guiding significance for lightweight on other machines.Key words: Hydraulic excavator; Arm; Lightweight design;The finite element analysis; Artificial neural network1前⾔液压挖掘机是⼯程机械中应⽤⾮常⼴泛的机种之⼀，是重要的⼟⽯⽅施⼯机械，其⼯作装置的结构与受⼒也⽐较复杂[1]。
