液壓挖掘機工作裝置動態(tài)特性研究及挖掘力優(yōu)化設(shè)計.pdf

1、液壓挖掘機是進行土石方作業(yè)的多功能工程機械，在國民經(jīng)濟建設(shè)中發(fā)揮著舉足輕重的作用，工作裝置是挖掘機整機的重要組成部件，也是其土石方作業(yè)的執(zhí)行裝置，工作裝置的作業(yè)性能很大程度上反映了挖掘機整機的挖掘性能。在真實的挖掘過程中，由于工作環(huán)境惡劣、挖掘?qū)ο蠖嘧儾灰磺夜ぷ髫摵蓮?fù)雜，導(dǎo)致工作部件的運動規(guī)律和受力規(guī)律非常復(fù)雜，以及會出現(xiàn)挖掘力不足的情況。基于上述現(xiàn)象，本文以某型號的液壓挖掘機為研究對象，對其工作中的動態(tài)特性進行了仿真分析，以及鏟斗挖掘

2、時的挖掘力進行了優(yōu)化，主要研究內(nèi)容如下：
　?。?）分別運用Denavit-Hartenberg奇次坐標變換法、Lagrange法建立了工作裝置的運動學(xué)和動力學(xué)數(shù)學(xué)理論模型，得到了關(guān)鍵鉸點位置的位移?X,Y,Z?T、速度v、加速度a的函數(shù)關(guān)系式，以及其動力學(xué)方程的函數(shù)表達式。
　　（2）在PROE中運用經(jīng)典的bottom-up設(shè)計方法，建立了工作裝置的三維模型，裝配后導(dǎo)入ADAMS建立工作裝置的虛擬樣機，對多剛體系統(tǒng)的虛擬樣

3、機進行運動學(xué)以及動力學(xué)仿真，得到工作裝置的主要作業(yè)尺寸參數(shù)和關(guān)鍵鉸點位置的受力及力矩規(guī)律曲線。
　?。?）依托ANSYS有限元分析軟件，建立了動臂和斗桿的柔性部件，并對兩機構(gòu)進行約束模態(tài)分析，得到了機構(gòu)的前六階固有頻率以及其相對應(yīng)的振型圖，在ADAMS中進行柔性替換得到工作裝置剛?cè)狁詈咸摂M樣機模型并進行動力學(xué)分析，結(jié)果表明:剛?cè)狁詈夏Ｐ偷你q點受力曲線與多剛體系統(tǒng)的走向趨勢基本一致，在多剛體曲線的基礎(chǔ)上成不同幅度的波動，且在有外載荷

4、作用下曲線的波動程度較為明顯,并得到動臂機構(gòu)和斗桿機構(gòu)在一個作業(yè)循環(huán)內(nèi)最大應(yīng)力位置分別位于動臂與轉(zhuǎn)臺鉸點附近和斗桿上的鏟斗油缸支座位置處。
　?。?）在ADAMS中建立鏟斗連桿機構(gòu)簡化的樣機參數(shù)化模型，以挖掘力即傳動比為目標函數(shù)進行優(yōu)化設(shè)計。結(jié)果表明：連桿機構(gòu)四個參數(shù)化點的縱坐標對目標函數(shù)的靈敏度值較大，即對機構(gòu)傳動比的影響程度較大，優(yōu)化設(shè)計后鏟斗連桿機構(gòu)傳動比在油缸行程變化很小的范圍內(nèi)從之前的最大值為0.2991提升到0.378