ADAMS在颚式破碎机优化仿真设计中的应用

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，这不仅大大减小优化设计工作量，而且极大提高仿真分析可靠性，加快产品上市时间，提高产品竞争力。

二、ADAMS对破碎机的仿真优化设计

1.虚拟机构模型的建立

ADAMS提供非常方便的三维建模技术、结构分析技术、模型分析技术、控制系统设计与分析技术、优化仿真分析技术、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，如图2所示。

图2 虚拟机构模型

如图2中所示，采用ADAMS中的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，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

设计变量在ADAMS中的表达主要是通过给定各端点坐标值变化约束范围

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的测量功能来实现，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，进入下一仿真迭代计算。

3.仿真优化设计

在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，肘板长度，破碎腔啮角和传动角等等进行跟踪记录。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及表1所示。

图3 仿真分析结果

表1 以排料口行程特性系数[代码7]为优化目标函数

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用减小定、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1中第一组和第二组数据比较合理，可作为破碎机设计参考数据。

以上端行程特性系数

为目标函数的优化结果如表2所示。

表2 排料口行程特性系数为优化目标函数