基于MATLAB的液壓挖掘機(jī)反鏟裝置挖掘性能圖的程序化繪制.pdf

1、液壓挖掘機(jī)是工程機(jī)械的主要品種之一，它廣泛應(yīng)用于礦山開(kāi)采、道路施工、國(guó)防建設(shè)、農(nóng)用水利等基本建設(shè)之中。隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，基本建設(shè)項(xiàng)目的增多，對(duì)液壓挖掘機(jī)的需求也有較大幅度的增長(zhǎng)，但是目前國(guó)產(chǎn)液壓挖掘機(jī)數(shù)量卻比較少，而且多為斗容2.5m3以下的小型設(shè)備，中型設(shè)備較少，大型設(shè)備在國(guó)內(nèi)尚屬空白。國(guó)產(chǎn)液壓挖掘機(jī)從品種、規(guī)格、數(shù)量上滿足不了國(guó)內(nèi)市場(chǎng)需要，而且在產(chǎn)品技術(shù)水平、可靠性制造質(zhì)量方面也與國(guó)外液壓挖掘機(jī)有較大差距。 國(guó)產(chǎn)液

2、壓挖掘機(jī)的生產(chǎn)當(dāng)前仍處于仿制階段，缺乏自主開(kāi)發(fā)能力，為了不斷提高國(guó)產(chǎn)液壓挖掘機(jī)在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上的份額并縮小與國(guó)外液壓挖掘機(jī)質(zhì)量上的差距，國(guó)內(nèi)不少挖掘機(jī)生產(chǎn)廠家紛紛引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)的挖掘機(jī)產(chǎn)品，在對(duì)引進(jìn)產(chǎn)品進(jìn)行技術(shù)消化和吸收的基礎(chǔ)上不斷改進(jìn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)來(lái)提高產(chǎn)品的質(zhì)量。 挖掘性能圖是評(píng)價(jià)挖掘機(jī)工作裝置設(shè)計(jì)合理性的重要手段之一。挖掘性能數(shù)據(jù)點(diǎn)圖能夠反映出斗齒尖挖掘力、液壓泵的功率利用率以及三組液壓缸的匹配等詳細(xì)情況，過(guò)去已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了程序化繪制。然

3、而在挖掘機(jī)總體設(shè)計(jì)階段，對(duì)挖掘機(jī)設(shè)計(jì)人員，無(wú)論是在消化國(guó)外挖掘機(jī)的設(shè)計(jì)思想還是在進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)方面，都非常需要從整體上來(lái)了解和把握產(chǎn)品的工作性能，而含有各限制因素分界線的挖掘性能圖譜能使設(shè)計(jì)人員形象準(zhǔn)確地了解液壓挖掘機(jī)工作裝置三組液壓缸、整機(jī)各部分重心分布及整機(jī)重量是否合理，以及發(fā)動(dòng)機(jī)功率是否得以充分發(fā)揮等重要信息，是設(shè)計(jì)人員評(píng)價(jià)工作裝置、整機(jī)總體參數(shù)是否合理的主要依據(jù)。由于挖掘性能簡(jiǎn)圖中各限制因素區(qū)域之間的分界線情況較復(fù)雜，過(guò)去往往是通

4、過(guò)手工繪制出來(lái)的，費(fèi)時(shí)且工作量較大。為了減少挖掘機(jī)設(shè)計(jì)人員的工作量，縮短產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期，提高設(shè)計(jì)質(zhì)量，對(duì)挖掘機(jī)的挖掘性能圖譜的程序化繪制進(jìn)行研究是很有必要的。本文正是在這樣的背景下，進(jìn)行了以下的研究工作。 ① 對(duì)挖掘機(jī)的反鏟工作裝置進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析，以及對(duì)斗齒尖挖掘力進(jìn)行力學(xué)分析，為編制挖掘性能簡(jiǎn)圖的自動(dòng)化繪制程序奠定了基礎(chǔ)； ② 在分析挖掘性能圖譜的基礎(chǔ)上提出各限制因素區(qū)域分界線的計(jì)算數(shù)學(xué)模型，鑒于采用解析方法不能求解這一模

5、型的情況下探討了運(yùn)用優(yōu)化理論和數(shù)值分析技術(shù)來(lái)求解這一問(wèn)題的方法，即采用曲線擬合技術(shù)擬合一條曲線來(lái)近似表示分界線。在這一過(guò)程中，首先對(duì)限制區(qū)域分界線的類型進(jìn)行分析，之后運(yùn)用優(yōu)化理論求解出曲線的端點(diǎn)，最后采用最小二乘法對(duì)滿足條件的數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行曲線擬合，從而得到分區(qū)界線的近似解； ③ 在以限制因素分區(qū)的挖掘性能圖的基礎(chǔ)上本文提出了挖掘阻力對(duì)比區(qū)域分界線的數(shù)學(xué)模型，進(jìn)而為實(shí)現(xiàn)挖掘性能圖繪制的程序化奠定了基礎(chǔ)； ④ 在上述研究的基礎(chǔ)