对铲液压挖掘机工作装置虚拟样机研究

《对铲液压挖掘机工作装置虚拟样机研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、万方数据专题研究SPECIALRESEARCH大型正铲液压挖掘机工作装置虚拟样机研究白玉琳，陈进，李世六，侯沂(重庆大学机械工程学院，重庆400030)[摘要]用PR0／E软件建立了正铲液压挖掘机虚拟样机模型，用ADAMS软件对其工作装置进行了运动学和动力学仿真分析，有效地避免了物理样机开发模式存在的缺陷，缩短了产品的开发周期，提高r产品的设计质量。最后对制造的物理样机进行了测试，并对比分析r试验测试数据，为正铲液压挖掘机物理样机的制造和新机型设计方案的评估提供了有效参考数据。[关键词]正铲液压挖掘机；工作装置；虚拟样机；运动学和动力学仿真[中图分类

2、号]TD422．2[文献标识码]B[文章编号]1001—554X(2008)07—0081—04Virtualprototypingresearchoflargehydraulicface-shovelworkingdeviceBAIyu-lin，CHENJin，LIShi—liu，HOUYi大型正铲液压挖掘机的工作装置是由回转机构、动臂、斗杆、铲斗等多个构件组成的串联开链机构，具有构造简单、操作方便、运动灵活等优点，得到越来越广泛的应用。大型正铲液压挖掘机过去基本沿用类比作图法进行设计，工作烦琐、设计精度低、周期长，且不易获得各项性能指标都比较满意

3、的方案，因此正铲液压挖掘机的开发通常需要用物理样机来评价整机的综合性能，生成周期长、成本高、修改困难[1]。目前，已有不少企业和研究机构对反铲挖掘机的工作装置进行了虚拟样机研究，但对大型正铲矿用液压挖掘机的研究很少。本文用PRO／E软件建立了正铲液压挖掘机虚拟样机模型，用ADAMS软件对工作装置进行仿真分析，有效地避免了物理样机开发模式存在的缺陷，使产品的开发周期缩短，设计质量得到提高。通过对制造的物理样机进行测试，对比分析了试验测试数据，说明该方法可满足设计要求，同时为正铲液压挖掘机物理样机的制造和新机型设计方案的评估提供了有效的参考数据。1虚拟样

4、机模型的建立与仿真1．1正铲挖掘机虚拟样机模型的建立正铲液压挖掘机是由回转机构、动臂、斗杆、铲斗、动臂油缸、斗杆油缸、铲斗油缸、开斗油缸、底盘等构件组成。以CE750正铲液压挖掘机为例，采用PR0／E软件对正铲液压挖掘机组成零件进行三维建模，然后以底盘为基础进行虚拟样机模型装配。正铲液压挖掘机三维装配及运动仿真模型见图1。1．2模型转化利用MSC公司开发的与PRO／E软件的专用接口MECH／PRO，将在PRO／E建立的整机模型导人仿真软件ADAMS中。导入ADAMS中的液压挖掘机虚拟样机需要重新给各个零件施加约束，结合实际在开斗油缸、铲斗油缸、斗杆油

5、缸和动臂油缸上共定义了4个移动副，在回转底座与行走机构之间定义了1个转动副，在其他刚体各铰接点位置分别定义了4个转动副、4个圆柱副、4个球形副和2个固定副。1．3添加驱动在油缸缸筒和油缸活塞杆之间直接添加移动驱动。由于4组油缸的对称性，故将油缸的驱动定义在中性面上，共计施加4个移动驱动；在回转平台与行走机构之间的转动副上施加1个旋转驱动。经过样机模型校核，机构的自由度为5，没有冗余约束，样机正确。建立的虚拟样机模型和样机检验结果如图1所示[2]。[收稿日期]2008—03—21[通讯地址]白玉琳，重庆大学机械传动国家重点实验室521建筑机械2008．

6、07(上半月刊)万方数据专题研究SPECIALRESEARCH图l挖掘机虚拟样机模型2仿真分析2．1运动学仿真从正铲液压挖掘机的2个典型工况加以说明。2．1．1挖掘范围的仿真将开斗油缸锁定，然后把动臂、斗杆、铲斗3组油缸从全缩状态运动到全伸状态，从而得到挖掘机的挖掘范围包络图。选取斗齿尖一maker点，追踪其运动轨迹，运行仿真后得到的挖掘机的挖掘轨迹包络图如图2所示，测量该点X方向和y方向的位移，进入筒煳的后处理界面，依据定义可以得到挖掘机的几个主要作业尺寸。斗齿尖某点的X方向和y方向位移图如图3所示，其中实线表示X方向位移曲线变化图，虚线表示y方向

7、位移曲线变化图。各作业尺寸的具体数值见表1。表1工作装置主要作业范围参数ADAMS软件设计值／项目测试值／mmmm停机面最大挖掘半径87378852最大挖掘高度10881107(】1最大挖掘深度26492659最大挖掘半径93739262最大卸载高度75627585分析表中数据可以看出，正铲液压挖掘机虚拟样机模型仿真数据与设计值基本相等，说明建立的模型和仿真方法是正确的。10075E50E簿25掣O-25-50图2挖掘轨迹包络图／＼＼、l／I：l、l／、／{i／P＼、V02468101214161820222426时间／s1．X方向位移变化曲线2．y

8、方向位移变化曲线图3斗齿尖某点的x方向和l，方向位移图2．1．2工作装置水平推压仿真本文所研究的正铲液压挖掘