基于adams挖掘機(jī)機(jī)構(gòu)的動力學(xué)仿真

1、,基于ADAMS挖掘機(jī)機(jī)構(gòu)的動力學(xué)仿真,機(jī)制系 2014級 一班,答辯人：王棟梁 導(dǎo)師：金泰玉,,課題研究主要內(nèi)容,研究背景,動臂與斗桿柔性體仿真,,挖掘機(jī)運動學(xué)與動力學(xué)仿真,Part 1,,,,,研究內(nèi)容,,基于ADAMS軟件的運動學(xué)分析。對液壓挖掘機(jī)的動臂、斗桿、鏟斗上的鏟齒等部件的運動過程的分析，得出在某種工況下，各個部件位移、速度、加速度等參數(shù)信息。,基于ADAMS軟件的運動學(xué)分析。對液壓挖掘機(jī)的動臂、斗桿、鏟斗上的鏟齒等

2、部件的運動過程的分析，得出在某種工況下，各個部件位移、速度、加速度等參數(shù)信息。,基于ADAMS軟件動臂柔性化分析。通過NASTRAN將boom構(gòu)件與arm構(gòu)件進(jìn)行柔性化，導(dǎo)入ADAMS在進(jìn)行仿真，將仿真結(jié)果與剛性體作對比。,Part 2,,,,,研究背景,挖掘機(jī)是在大型機(jī)械工程中，被廣泛使用的綜合機(jī)械，在交通運輸、水利水電工程、礦山采掘以及現(xiàn)代化軍事工程等行業(yè)的機(jī)械化施工中，對減輕繁重的體力勞動，保證工程質(zhì)量，加快建設(shè)速度，按時完成工期

3、提高勞動生產(chǎn)率都起著非常重要的作用。當(dāng)前，液壓挖掘機(jī)的生產(chǎn)正向大型化、多功能化和專用化的方向發(fā)展，國外挖掘機(jī)行業(yè)重視采用新技術(shù)、新工藝和新材料，加快了向標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、通用化發(fā)展的步伐。對于國產(chǎn)挖掘機(jī)行業(yè)來說，引進(jìn)先進(jìn)技術(shù)和積極研究與開發(fā)新型挖掘機(jī)迫在眉睫。,行業(yè)大背景,選題背景,國內(nèi)外相關(guān)研究,國外研究一：,2001年，日本工程師haga對挖掘機(jī)進(jìn)行仿真分析，并研究出自動控制的挖掘體統(tǒng)，通過設(shè)計程序可進(jìn)行挖掘機(jī)的自動挖掘，在一定程度

4、上，提升了工作效率。,國外研究二：,2005年，澳大利亞的Mcaree團(tuán)隊發(fā)明了大型鏟斗的液壓挖掘機(jī)，通過CAD模型進(jìn)行動態(tài)仿真，并利用ADAMS與MATLAB進(jìn)行聯(lián)合仿真進(jìn)行街喲驗證。,國內(nèi)研究一：,2006年哈爾濱工業(yè)大學(xué)博士車任偉團(tuán)隊通過對液壓挖掘機(jī)在ADAMS軟件仿真分析，在進(jìn)行動力學(xué)仿真過后，與理論計算結(jié)果進(jìn)行比較，得出仿真結(jié)果準(zhǔn)確性。,國內(nèi)研究二：,2005年吉林大學(xué)碩士杜文倩團(tuán)隊對液壓挖掘機(jī)進(jìn)行有限元分析，針對挖掘機(jī)構(gòu)件之

5、間的相對移動進(jìn)行研究，提高了仿真結(jié)果的真實性。,Part 3,,,,,運動學(xué)與動力學(xué)仿真,運動副的建立,挖掘阻力與重力STEP函數(shù),驅(qū)動的添加,仿真結(jié)果分析,,圓柱副,,點線副,,滑移副,,旋轉(zhuǎn)副,運動副建立,,,,,,,,,,動臂與機(jī)體之間建立旋轉(zhuǎn)副，選擇2Body-1Location，先選取動臂構(gòu)件在選擇機(jī)體，再選擇鉸接點B點，建立旋轉(zhuǎn)副。,鏟斗液壓缸與液壓桿件之間建立滑移副，選擇2Bodies-1Location與Pick Fea

6、ture，先選取液壓桿件，再選取液壓缸，然后點擊鉸接D點，選在液壓桿的圓柱軸向，建立滑移副。,動臂與動臂液壓桿之間建立點-線副，選擇2Bodies-1Location、Normal To Grid,先選擇動臂，再選擇液壓桿，最后選擇點E，建立點-線副。,鏟斗與斗桿之間建立圓柱副，選擇2Bodies-1Location,Normal To Grid，先選擇鏟斗，再選擇斗桿，選擇M點，創(chuàng)建圓柱副。,添加驅(qū)動,機(jī)體回轉(zhuǎn)運動驅(qū)動函數(shù),動臂液壓缸

7、驅(qū)動函數(shù),斗桿液壓缸驅(qū)動函數(shù),鏟斗液壓缸驅(qū)動函數(shù),STEP（time,8,0,15,100）*1d+STEP（time,35,0,40,-100）*1d,STEP（time,0,0,4,400 ）+STEP（time,15,0,20,-500 ）+STEP（time,30,0,34,600）,STEP（time,0,0,5,1100 ）+STEP（time,18,0,27,-400 ）+STEP（time,32,0,35,200）+

8、STEP（time,40,0,45,300）,STEP（time,4,0,8,600 ）+STEP（time,20,0,30,-600 ）+STEP（time,43,0,47,500）,模型驗證,運動學(xué)仿真結(jié)果,動臂,鏟斗,斗桿,機(jī)體,挖掘阻力與物料重力計算,,,,,,,挖掘比阻力,挖掘阻力系數(shù),斗寬,挖掘深度,𝑊 1 = 𝐾 0 𝑏? 𝑊 2 =𝜓 &

9、#119882; 1,經(jīng)計算得：W1=22000 N W2=9200 N,G=ρvg,K0=1950,b=750,V=0.26,h=135.3,𝜳=𝟎.𝟒𝟐,鏟斗體積,經(jīng)計算得：G=4586.4 N,動力學(xué)仿真,G=STEP（time,20,0,30,4586）+ STEP（time,30,0,43,0）+ STEP（t

10、ime,43,0,48,-4586）,W1=STEP（time,18.0.26.22000）+ STEP（time，26,0,30，-22000）,W2=STEP（time,18,0,26,9200）+ STEP（time,26,0,30,-9200）,動力學(xué)仿真結(jié)果分析,,,機(jī)體扭矩,動臂 和斗桿,斗桿 和鏟斗,斗桿 和連桿,鏟斗 和連桿,斗桿和鏟

11、斗,仿真結(jié)果分析,,,,,,,,,,,,,,,鏟斗液壓缸,動臂液壓缸,機(jī)體回轉(zhuǎn),斗桿液壓缸,,,,,,,,,Part 4,,,,,柔性體仿真,柔性體仿真,,,,,仿真結(jié)果,,柔性體,柔性體是利用有限元技術(shù)，通過計算構(gòu)建的自然頻率和對應(yīng)的模態(tài)，按照模態(tài)理論，將構(gòu)建產(chǎn)生的變形看作是由構(gòu)件模態(tài)通過線性計算得到的。,將動臂構(gòu)件與斗桿構(gòu)件通過NASTRAN軟件進(jìn)行柔性化處理，導(dǎo)入進(jìn)ADAMS，再進(jìn)行工況仿真，結(jié)果如下:,,,,,,,,1,,,2,