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1 松土装置的方案设计 设计者在得到推土机整机设计主参数后，希望立即得出松土装置的设计方案，然而由于松土机构各参数之间存在着复杂的耦连因素，因此在确定其参数时，必须统筹考虑其对松土装置、乃至整机性能的影响。本文按照松土器的设计思路，并根据经实际应用成熟的参数，以整机机重为基本参数，参照现有推土机松土装置的参数，推导、拟合出其它相关参数。 1.1 作业性能参数的确定 松土器的齿数、最大松土深度、最大提升高度、切削角是决定松土作业的性能参数。然而，不同类型拖拉机所挂的松土装置类型不同，其作业性能参数也不尽相同。作业性能参数的确定需对现有所涉及机型、作业方式进行统计，找出它们与主参数(如机重)之间的联系规律。然而，由于这些参数大多来自实际应用，很难导出对其关联因素精确描述的数学方程。本文根据数理统计原理，用松土器实际数据，采用最小二乘方逼近法，拟合出松土器主要设计参数的多项式方程如下：  （1）
式中：Pa——松土装置的各作业参数；
SI——经验方程式拟合系数，I＝0，1，2…
l(l为达到拟合精度所取的项数)；
G——整机重量。 
图1 三齿及单齿松土器作业性能的拟合曲线 采用同样方式，还可得到最大切土深度、提升高度等其它经验方程。这样，只要设计者输入整机主参数，程序立即能得出与其对应的各参数值。由于拟合方程来自实际数据，故其值能客观、真实地反映实际参数的特性。
由于按式(1)计算出的参数值为浮点数，而在工程应用中则习惯于取值以5为倍数的数值，故还需对所得参数以5为单位进行圆整。 1.2 松土装置结构参数的确定 松土装置的松土齿、横梁、提升臂、提升油缸、倾斜油缸等组成多自由度连杆机构，它们之间有着密切的关联关系，其绞点位置的变化将会导致松土装置的性能改变。
在确定各绞点位置时，需考虑多种因素，如：(1)松土齿的运动与机身的干涉问题；(2)松土器强制入土、强制提升推土机的稳定性问题；(3)满足松土器最大入土深度和提升高度要求，提升油缸受力情况；(4)满足松土齿切削角变化范围，倾斜油缸的受力情况。
用传统手工试凑方法难以同时获得上述参数的最佳值。本文采用优化设计方法确定给定主参数前提下各绞点的最佳位置(如图2所示。) 
图2 优化设计变量示意图 设计变量为： X＝Ls，η，Lsj，Lsg，Hss＝x1，x2，x3，x4，x5 （2） 式中：Ls——松土器臂2铰点之间的距离；
η——安装架2绞点连线与垂线的夹角；
Lsj——摆臂2铰点之间的距离；
Lsg——安装架2绞点之间的距离；
Hss——松土齿的初始安装高度。
另外，Lsk、Hsj为松土装置的安装尺寸，Htd为提升油缸与松土器臂2铰点的距离。
目标函数为：  （3）
式中：F（x）——总目标函数；
FI(x)——根据需要所定的各分目标函数，例如：F1（x）为松土阻力最小；F2（x）为松
土器强制入土时贯穿力量大；F3（x）为倾斜油缸提供的力最大等；
λj——分目标函数的加权因子，ΣλI＝1。
为了能使设计者针对不同设计对象灵活地调整目标函数，在程序中特意设计了输入目标函数的对话界面，设计者可根据自己的意愿把不同的目标函数输入程序；再采取同样方式把各约束函数项输入程序中。 1.3 标准参数的选择 在确定松土装置的参数时还会遇到诸如液压油缸等标准件参数的选取问题。这些参数应符合标准化、系列化的要求。为满足标准参数的要求，可预先在程序中建立标准件数据库，当程序运行至需选用标准参数时，先由方程(1)得到初值，再调用标准数据库并与其对比，选用与标准参数最接近的数据。 2 设计方案的性能分析、图形的绘制 输入主参数得到松土装置的一系列参数后，还应掌握其对整机性能影响的信息，故需对整机作业性能，松土装置的运动学、动力学进行分析计算。具体项目有：
(1)检查松土器机构运动过程是否会出现干涉；
(2)松土器强制入土，推土机翘尾失稳状态，齿尖受力及提升油缸载荷的变化规律；
(3)松土器强制提升，推土机抬头失稳状态，齿尖受力及提升油缸载荷的变化规律；
(4)松土齿倾斜角的变化情况；
(5)提升油缸的强度及刚度校和； 
图3 松土装置面向对象设计流程 (6)倾斜油缸的强度及刚度校核。
方案设计的结果给设计者提供了整套设计参数及分析数据，设计者还可根据自己的意愿对其中某些参数作修改后重新运行程序，以得到更加理想的结果；也可变换输入主参数获得多套设计方案，以对其进行对比和分析。另外，在方案设计完成后，设计者点击程序界面上的“结果显示”按钮便打开了记录运行结果的文本文件，可查阅计算结果或进行打印。
为了能对参数的协调性作进一步的了解，本文把所得参数按比例形成AutoCAD(*．Dxf)绘图数据文件，便可实时、直观地观察松土装置图形及其在主机的安装位置。
松土装置面向对象设计的流程如图3所示。 3 结束语 经对松土装置面向对象设计的研究，开发出能把设计者的智慧、经验、标准与计算机的可视化编程技术有机相结合的实用软件，使设计者能够高效、自如地完成松土装置的设计任务。 | 
