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分类号密级UDC学位论文大型矿用机械式挖掘机工作装置参数的优化设计作者姓名：康晶晶指导教师：林贵瑜高素荷东北大学机械工程与自动化学院太原重型机械（集团）有限公司技术中心申请学位级别：硕士学科类别：工学学科专业名称：机械设计及理论论文提交日期：2008年2月论文答辩日期：2008年3月学位授予日期：2008年3月答辩委员会主席：评阅人：东北大学2008年3月ADissertationinMechanicalDesignandTheoryTheDesignofParameterOptimizationontheWorkingDeviceofMininglargemechanicalexcavatorByKangJingjingSupervisor:LinGuiyuGaoSuheNortheasternUniversityMarch2008I独创性声明本人声明所呈交的学位论文是在导师的指导下完成的。论文中取得的研究成果除加以标注和致谢的地方外，不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果，也不包括本人为获得其他学位而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名：日期：学位论文版权使用授权书本学位论文作者和指导教师完全了解东北大学有关保留、使用学位论文的规定：即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人同意东北大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、交流。（如作者和导师不同意网上交流，请在下方签名；否则视为同意。）学位论文作者签名：导师签名：签字日期：签字日期东北大学硕士学位论文摘要II大型矿用机械式挖掘机工作装置参数的优化设计摘要大型机械式挖掘机在目前国际国内的矿山开采及工程施工中得到了广泛的应用，大型挖掘机的性能和水平代表了一个国家的工业水平和科学技术水平，所以有必要采用可靠的设计方法设计挖掘机的工作参数，进而提高挖掘机设计水平、产品质量、效率和竟争能力。工作装置部分是挖掘机工作的主要执行机构，所以工作装置部分的参数优化对总体设计起着至关重要的意义。论文的基本思想是根据采掘工艺，基于挖掘轨迹的思想，从多种不同的料堆形状出发推导挖掘轨迹，建立数学模型，确定目标函数，运用一种可靠的优化方法进行优化计算设计。从铲斗开始逐一推导工作装置各个部件之间的几何关系，针对不同的料堆边界条件，建立优化数学模型和目标函数；对工作装置进行运动学分析，优化计算推压速度与提升速度之比；选用混合罚函数调用鲍威尔方法，用vb.net语言编写优化设计程序进行多目标和单目标优化计算；根据边界条件确定合理的挖掘厚度，与优化结果中的挖掘厚度做比较；最后对动臂和斗杆合理断面的确定进行了尝试性的设计原理研究。挖掘机工作装置部分的参数优化针对大型机械式挖掘机，开发出了具有自己知识产权的大型矿用挖掘机工作装置部分的参数优化设计软件，并具有普遍指导意义，为后续设计工作做准备，使设计具有延展性和继承性。关键词：优化设计；大型挖掘机；工作装置；设计原理研究东北大学硕士学位论文AbstractIIIAbstractHeavymechanicalexcavatorsinthecurrentinternationalanddomesticminingandengineeringconstructionhasbeenwidelyused，andheavyexcavatorslevelofperformancerepresentsanationalindustrialstandardsandscientificandtechnologicallevel.Therefore,weneedareliablemethodtothedesignoftheworkofexcavatorsdesignparameters,andtoimproveexcavatordesignstandards,productquality,efficiencyandcompetitiveability.Thispaperisabouttheoptimizeddesignoflargeminingexcavatorsworkingdeviceparts,andtheworkingdevicepartsisamainpartoftheexcavatorexecutingagency,sotheparameteroptimizationdesignontheworkingdevicepartsplaysavitalsignificance.Thebasicideaofthispaperisbasedonthedesignofminingtrajectoryaccordingtominingtechnology,fromtheshapeofmaterialpiletoeducetheminingtrajectoryandgetamathematicalmodeltodetermineamulti-objectivefunctionwithareliablemethodtooptimizethedesign.Basedontheworkingenvironmentoftheoreheapaftertheburstingtoestablishtheminingtrajectorydescribingthebucketsharptrajectorytodeterminematerialpileangleandotherboundaryconditions;Fordifferentmaterialpileboundaryconditions,fromthebuckettoeducethegeometricrelationsbetweenthevariouscomponentworkingdevices,aswellasmathematicalmodelsandoptimizationobjectivefunction;Workingonthedevicekinematicsanalysis;SelectingthemixedpenaltyfunctioncallingPowellmethods,andusingvb.netcomputerlanguagetotheoptimizeddesignamongtheoptimizationprocess;Accordingtotheoptimizedresultstogetarationalminingthickness;Finally,workingonthedesignprinciplestudyaboutthedeterminationofreasonablecross-sectionsofthearmandhandle.Forheavymechanicalexcavators,theparameteroptimizationdesignontheworkingdevicepartshasdevelopedwithitsownintellectualpropertyrightsoflargeminingexcavatorsworkingdevicepartofthesystemdesignparameteroptimizationsoftware,andwithuniversalsignificanceforthedesignworktoprepareforthefollow-upscalabilityandinheritancedesign.Keywords:optimizeddesign;heavyexcavator;theworkingdevice;designprinciple东北大学硕士学位论文目录IV目录独创性声明.......................................................................................................Ⅰ摘要....................................................................................................................ⅡAbstract...............................................................................................................Ⅲ目录......................................................................................................................Ⅳ第一章绪论.......................................................................................................11.1国内外研究现状、发展动态..................................................................11.1.1国外研究现状...............................................................................11.1.2国内发展状况...............................................................................21.2优化设计的必要性及优化方法的选择..................................................31.3课题来源、选题依据和背景情况..........................................................31.4课题研究目的..........................................................................................31.5研究工作的思路、主要研究内容及解决的关键技术..........................41.5.1研究工作的思路...........................................................................41.5.2主要研究内容...............................................................................41.5.3解决的关键技术...........................................................................41.6采取的研究方法、技术路线、实施方案及可行性分析......................41.6.1采取的研究方法...........................................................................41.6.2技术路线及实施方案...................................................................4第二章优化设计的准备工作.....................................................................62.1优化过程的数学模型：...............................