隧道挖装机挖掘装置的参数化设计分析

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1、摘要隧道挖装机是隧道施工的一种重要挖掘、出渣设备，目前主要依赖进口。但国外产品价格高、产品备件周期长等问题，常常影响到施工单位对施工成本和施工进度的控制。随着我国施工标准化、机械化、工厂化进程的不断推进，我国迫切需要研发具有自主知识产权的大型隧道挖装机。针对这种现状，本论文尝试使用“top--down"的参数化设计方法，应用软件Inventor对JGMWZ340型隧道挖装机的挖掘装置进行了设计，具体完成了以下工作：首先，本论文对挖掘装载机的工况进行了分析，结合施工单位的实际需求提出了挖掘装置的设计要求，参考国内外同类机型

2、给出了初始设计参数，并在概念草图中建立了挖掘装置初始骨架模型。针对挖掘装置的挖掘范围对骨架模型进行了运动学仿真，并根据仿真结果和挖掘装置的优化约束条件对各机构的铰点位置进行了优化。然后，根据优化方案，建立了挖掘装置的三维实体模型，并对模型材料等属性进行了定义。结合实际工况对铲斗和斗杆的理论挖掘阻力进行了计算，以挖掘阻力作为驱动力，对挖掘装置进行了动力学仿真，得到了挖掘装置的理论挖掘力及各油缸的闭锁力，为油缸设计提供了依据。最后，本文对整机的稳定性进行了校核，验证了挖掘装置设计的可行性；通过动力学仿真对挖掘过程进行了分析；

3、选择危险工况对挖掘装置的主要部件进行了强度分析，并根据分析结果对动臂和斗杆进行了优化。关键词隧道挖装机，挖掘装置，Inventor，top一-dOⅥ一rTI，仿真，优化ABSTRACTTunnelBackhoeLoaderisanimportantequipmentonexcavationandmuckingduringtunnelconstruction，andismainlydependedonimportsatpresent．Butthehighpriceandlongcyclesparepartsofthefor

4、eignproductsoftenaffecttheconstructionunit’Scontrolofthecostandschedule．Withtheconstructioncontinuousadvanceinstandardization、mechanizationandfactoryinChina，weareurgenttodeveloptheLargeTunnelBackhoeLoaderwithindependentintellectualpropertyrights．Viewofthissituati

5、on．thethesistrytousethe”top—down”methodofparametricdesigntodesigntheexcavationdeviceofJGMWZ340TunnelBackhoeLoaderinInventor,accomplishedthefollowingspecificwork．Firstly,thethesisanalyzedtheworkingconditionsofthebackhoeloader’presentedthedesignrequirementsofexcava

6、tiondevicebasedontheactualneedsofconstructionunit，designedtheinitialparametersreferencetothesimilarmodelsathomeandabroadandcreatedtheinitialskeletonmodelofexcavationdeviceintheconceptualdesignsketches．Thenthethesismadethekinematicsimulationofskeletonmodelforthewo

7、rkingscopeoftheexcavationdevice，alsooptimizedthepointsofthecomponent．Secondly,accordingtotheoptimizationscheme，thethesisestablishedthethree．dimensionalstructureentitymodeloftheexcavationdeviceanddefineditspropertiessuchasmaterials．Inthelightoftheactualconditions，

8、thetheoreticaldiggingresistanceofdipperstickcylinderandbucketcylinderwerecalculated．Usingthetheoreticalresistanceasthedrivingforcetomakethedynamicsimulationoft