针对液压挖掘机工作装置耦合仿真

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1、第6期机械设计与制造2012年6月MachineryDesign&Manufacture229文章编号：1001—3997(2012)06—0229—02液压挖掘机工作装置耦合仿真钟相强梁利东(安徽工程大学机械与汽车工程学院先进数控和伺服驱动技术安徽省重点实验室，芜湖241000)CouplingSimulationforHydraulicExcavator’SWorkingMechanismZHONGXiang—qiang，LIANGLi—dong(SchoolofMechanical&AutomotiveEn

2、gineering，AnhuiPolytechnicUniversityAnhuiKeyLaboratoryofAdvancedNumericalControl&ServoTechnology，Wuhu241000，China)t十斤一十一一+t一十一一一十一十一十斤十十、￡}一十一—’、t一’—+、t一十q、t十十4一十4ph●一十一卜+一十、tq^^一十一卜【摘要】液压挖掘机是一种机电液相结合的复杂工程机械，利用多种仿真工具对其进行耦合分析是至关重要的。基于Pro／E4．0构建液压挖掘机整机机械模型，利用AD

3、AMS接口功能完成挖掘机虚拟样机模型的构建，进行大量的运动学和动力学仿真分析；推导了斗杆液压缸流量和转角控制传递函数，结合ADAMS／Control和MATLAB／Simulink模块完成斗杆液压缸机一电协同耦合仿真。仿真结果表明，耦合仿真具有一定的理论价值和实践意义，为物理样机的试制和优化提供依据。关键词：液压挖掘机；ADAMS；虚拟样机技术；Simulink；耦合仿真【Abstract】Hydraulicexcavatorisatypicalandcomplicatedengineeringmachineby

4、combinationofmechanical，controlandhydraulicsysterr~hisvitaltocarryoutcouplinganalysisbyu&eofmultiplesimula-tiontools．AhydraulicexcavatormechanicalmodelconstructedbasedonPro／E4．0．Andhydraulicexca-vatorvirtualprototypeWasfinishedbyuseofADAMSinterfacefunctionasw

5、ellasagreatdealofkinemat-icsanddynamicssimulationanalysisWascarriedon．ThustheflowandangletransferfunctionofbucketrodhydrauliccylinderWasdeduce~andmechanicalandcontrolsimulationforbucketrodhydrauliccylinderWasfinishedcoupledwithADAMS／ControlandMATLAB／Simulinkm

6、odules．SimulationresultsshowCOU-piingsimulationshavecertaintheoryvalueandpracticalsignificance，whichprovideevidencefortrialandoptimizationofphysicalprototype．Keywords：HydraulicExcavator；ADAMS；VirtualPrototypingTechnology；Simulink；CouplingSimulation图1液压挖掘机整机虚拟

7、样机模型中，利用Simulink控制系统实现了机电协同仿真。2．1运动学仿真2液压挖掘机机械系统仿真复合动作工作方式是指在液压挖掘机工作的时候，两个或三个按照是否存在相对运动，将液压挖掘机划分为：上部转台、液压缸同时动作进行挖掘作业。这种工作方式极大的利用发动机及下车、动臂、斗杆、铲斗、铲斗摇杆、铲斗连杆、动臂液压缸、动臂液油泵的功率，节约工作时间，提高工作效率r4l。复合运动工作方式主压活塞杆、斗杆液压缸、斗杆液压活塞杆、铲斗液压缸、铲斗液压要作业过程为：降臂—挖掘—提升一回转—卸料一回转—降臂。对活塞杆共13

8、个运动部件lll。挖掘机机械机构建模采用Pro／E4．0，液压缸进行参数设置，通过ADAMS／PostProcessor模块，得到齿尖采用参数化、基于特征和自底向上的建模思维，同时，在Pro／E4．0沿方向、y方向与z方向的位移曲线，如图2所示。从图2中可中可进行简单的运动学模拟，以检查所建模型是否正确。看出，沿方向的位移为0时，铲斗斗齿的运动轨迹主要发生在竖在ADAMS