79-滑移装载机工作装置多体动力学仿真与优化1

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1、第五届中国CAE工程分析技术年会论文滑移装载机工作装置多体动力学仿真与优化1122胡文刚,孙蓓蓓，高晔，张小委（东南大学机械工程学院，南京210096；2.徐州徐工特种工程机械有限公司，徐州221004）摘摘摘摘要要要要：：：：在ADAMS软件中建立了滑移装载机工作装置的多刚体动力学模型，对其进行了运动学和动力学仿真分析，通过运动学分析，得到了铲斗平移性、传动性、最大卸载高度等基本参数，通过动力学仿真分析，得到了动臂各铰接点处的受力情况。建立了工作装置的参数化模型，以各铰点的坐标为设计变量，进行设计研究，分析出对工作性能影响较大的变量，建立以动臂缸压力最小为目标函数的优化数学模型，进行优化设

2、计，从而获得工作装置综合优化结果，提高了装载机的性能。关键词：滑移装载机，工作装置，动力学，仿真，优化Multi-bodyDynamicsSimulationandOptimizationonWorkingDeviceofSkidSteerLoader1122HuWengang,SunBeibei,GaoYeZhangXiaowei(1.SchoolofMechanicalEngineering,SoutheastUniversity,Nanjing210096,China;2XuzhouConstructionMachineryGroup.Co.Ltd.，Xuzhou221004,Chin

3、a)Abstract:Multi-rigid-bodyDynamicsmodelwasestablishedforworkingdeviceofskidsteerloaderusingADAMSandthenthekinematicsanddynamicssimulationofthismodelwasanalyzed.Parameterssuchaswereobtainedbymeansofkinematicssimulation.Inaddition,bydynamicssimulation,thevariancesofforcesatkeyarticulatedpointsarepre

4、sented.Theparametrizationofmodelisestablishedabouttheworkingdevice.,targetfunctionofpressureofboomcylinderforoptimumdesigndecreasingoilpressureissetup.Thusthecomprehensiveoptimumresultsoftheworkingdevicewereobtained.Themethodimprovedtheperformancesoftheskidsteerloadereffectively.Keywords:Skidsteerl

5、oader,Workingdevice,Dynamics,Simulation,Optimization滑移转向装载机是能够实现原地360°回转的多功能小型工程机械，简称滑移装载机，是一种利用两侧车轮线速度差而实现车辆转向的轮式底盘，采用轮式行走机构、全轮驱动、滑移转向，作业现场随机快速更换各种工作装置，以适应不同的作业环境和作业内容。装载机工作装置是装载机的核心部件，它是实现铲掘、装载物料的机构，其设计水平的高低直接影响到整机的性能，如工作效率、作业质量和总体结构尺寸等。1.1.1.工作装置的动力学建模1.工作装置的动力学建模通过Pro/E软件进行滑移装载机工作装置的三维建模，完成工作装置

6、的装配。通过Pro/E与多体动力学仿真软件ADAMS的接口Mechanism/Pro，将工作装置实体模型转换为ADAMS刚体仿真模型，最后确定的ADAMS仿真模型如图1所示。本文考虑对称载荷情况下的运动，故可以将所有的运动副和载荷定义在对称面上。ADAMS482第五届中国CAE工程分析技术年会论文集对仿真模型提供了以下验证信息：6个可运动构件（不包括大地）、6个旋转副、2个圆柱副，仿真模型有两个自由度，模型验证成功。图1工作装置ADAMS动力学仿真模型2.2.工况和载荷的确定2.工况和载荷的确定工作装置一个典型的作业过程有下列5种工况：（1）正载水平插入；(2)转斗缸收缩，铲斗掘起，继续收斗

7、使收斗角达到30°；（3）转斗缸不动，举升缸伸长，铲斗达到最大高度；（4）转斗缸伸长，举升缸不动，铲斗卸料，收斗角达到-45°；（5）自动放平。在此不考虑运输工况。各个过程仿真时间的确定是根据滑移装载机样机的试验所测数据，各工况运动时间如下：插入工况：1s，铲掘工况：1.5s，额载举升：4.8s，铲斗卸料：2.6s，空载下降：2.9s。一个工作循环总时间为12.8s。第1个工况中的最大插入阻力Fin受限于最大