锤式破碎机对同一类产品的可重用的协同分析和优化（一）|郴州反击式破碎机，黎明重工科技史反击式破碎机的************厂家。反击式破碎机从加工物料类型、出料可调性、易损件使用情况、机器结构上，比锤式破碎机好用。

在基于建模、仿真和优化方法的产品设计中，时间、质量、成本、服务和环境（TQCSE）是赢得竞争的主要因素，是现代产品设计重点关注的问题。笔者认为产品的柔性化和灵活度（F）是产品设计中非常重要的因素和新的研究热点，在开发建模仿真优化算法的软件框架基础上，结合锤式破碎机产品的功能结构特点，应用构件化分析方法，实现对同一类产品的可重用的协同分析和优化。

构件化分析技术方法在复杂产品（飞机、汽车和工程机械等）的设计中，研究有效的过程集成技术和方法，可以缩短设计周期，降低产品成本和提高产品质量。复杂产品设计中，数据是各种符号的集合，当该集合被以某种方式赋予特定意义，说明特定事实时，它就成为一个信息；知识是一组事实及其相互间的关系；模型是对已有知识的集成。数据在使用过程中提升为信息，转化为知识，进而形成模型，从而可以指导产品设计。多学科协同设计过程集成是涉及各个相关产品数据、产品信息、产品知识和产品模型的集成管理过程。

将数字样机集成分析过程中所涉及的分析知识、分析模型和分析过程进行重新组织和描述，形成数字样机的分析元，并将分析元按照树状关系进行组织，以分析元和分析树作为构件化分析的可重构单元，实现可重用的数字样机构件化分析方法。构件化分析方法是一种参数驱动的、可重用的分析过程，基本思想是充分利用已有分析模型、知识、信息和过程，实现新产品性能的快速分析。该方法是以分析元作为分析知识、模型和信息等相关内容的基本组织方式，分析树作为分析元层次结构及相互关系的组织方式。

数字样机构件化分析方法提供构件化分析与参数化设计的信息交换机制，为不同分析元的建立、应用提供参数信息支持。根据需求参数，基于已有设计结果，借用产品族设计、模块化设计和参数化设计等方法形成初步设计结果。以初步设计参数为构件化分析的输入，形成新产品分析元和分析树，进行多学科协同优化。根据需求参数映射到整机的多学科性能，进行性能目标分解，形成多层次、多学科的性能目标，作为判断分析结果是否符合要求的依据。

在典型产品中的应用为了验证构件化分析方法和建模仿真优化软件框架的有效性和可行性，以典型产品PCM400型锤式破碎机为例，对其整机进行建模仿真，对其关键零部件――轴进行优化。将PCM400型锤式破碎机执行部分进行功能结构分解，分为锤头分析元、锤体分析元、轴分析元、键分析元和螺栓分析元。在建模、仿真和优化过程中分析元之间按照一定的关系进行组织，形成相应的分析树。分析过程中涉及到多学科协同的问题，采用各分析元对应的柔性体分析元来传承和组织，起到桥梁和纽带的作用，从而完成对工程实际问题的求解。另外，需要说明的是煤的物理性质和几何尺寸对计算结果的准确性具有重要影响。设定煤的弹性模量为3.5GPa，泊松比为0.3，密度为1.8g/cm3，莫氏硬度为4（即为***硬的煤），几何尺寸选择锤式破碎机能通过的******尺寸，保证仿真环境尽可能与实际工况一致。在PRO/E中建立的执行部分几何模型如所示。

将几何模型导入到仿真软件ADAMS环境中，以便对其进行运动学和动力学的仿真分析。要模拟系统的真实运动情况，就需要抽象出相应的运动副，并且在构件之间定义运动副。要使系统能够运动起来，需要在运动副上添加驱动和载荷，以及在构件之间施加载荷。在ADAMS中对导入的装配模型施加约束和驱动具体如下：①在锤体和锤头部分创建固定约束；②在键和主轴间创建固定约束；③在键和锤体间创建固定约束；④在锤头和壳体之间创建固定约束；⑤在主轴一端中心处创建旋转副；⑥创建驱动电动机，在旋转副上添加旋转速度；⑦在锤头和煤块之间创建碰撞副。

如欲进一步对轴径进行优化，仅仅创建运动副是远远不够的，必须引入柔性体轴分析元，然后将其带入仿真模型，形成刚柔耦合多体系统。多体系统动力学通常可分为多刚体系统、多柔体系统、刚柔耦合多体系统。多刚体系统动力学侧重的是多体，柔性多体系统动力学侧重柔性，研究物体变形与其整体刚性运动的相互作用或耦合以及所导致的动力学效应，变形运动与刚性运动的同时出现及其耦合是柔性多体系统动力学的核心特征。

在将柔性体导入到ADAMS中后，需要将柔性体与刚性体或柔性体与柔性体之间建立运动副约束关系，还需要在柔性体上施加载荷等，有很多限制性条件需要考虑。例如柔性体与刚性体之间不能进行柔性连接，不能在柔性体上施加多分量力和力矩，不能在柔性体上施加滑移副和平面副约束等。为了解决这个问题，可以创建一种虚构件，来建立柔性体与其他件之间的连接关系。

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