针对液压挖掘机三维虚拟实验设备的设计与开发

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1、·机械制造·羊玢，等·液压挖掘机三维虚拟实验设备的设计与开发液压挖掘机三维虚拟实验设备的设计与开发羊玢，宋化卫，王玉，江志鹏，王哲(南京林业大学汽车与交通工程学院，江苏南京210037)摘要：基于多体动力学分析软件RecurDyn建立液压挖掘机虚拟样机模型，进行工作装置建模和运动仿真分析，并对液压挖掘机的作业范围进行动态仿真，得到挖掘机工作时的最佳作用状态。基于虚拟现实软件Virtools建立液压挖掘机三维虚拟实验平台，对液压挖掘机的不同工作状态进行虚拟模拟，提供液压挖掘机结构和原理的生动、逼真的沉浸式的

2、学习环境。关键词：液压挖掘机；虚拟实验设备；RecurDyn；Vi~ools中图分类号：THI2；TP391．9文献标志码：B文章编号：1671-5276(2014)02·0032—04DesignandDevelopmentofHydraulicExcavator3DVirtualLaboratoryEquipmentYANGBin，SONGHua—wei．WANGYu，JIANGZhi—peng，WANGZhe(CollegeofAutomobileandTraficEngineering，Nanji

3、ngForestryUniversity，Nanjing210037，China)Abstract：ThevirtualprototypemodelofthehydraulicexcavatorissetupbasedonRecurDynsoftware，theworkdevicemodelingandkinematicssimulationarecarriedout，thescopeofitsworkissimulatedandthebestactionstateisobtained．Its3Dvirt

4、uallabora‘toryequipmentplatformissetupbasedonthevirtualrealitysoftwareVirtoolsandaccordingtoitsdifferentworkconditions．avividandlifelikeimmersionlearningenvironmentofitsstructureandtheoryisprovided．Keywords：hydraulicexcavator；virtuallaboratoryequipment；Re

5、curDyn；Virtools元素，如齿轮、链条、履带、控制、液压、发动机设计以及与0引言常用三维CAD软件的接口，用户可以建立起系统级机械虚拟数字化样机模型，为仿真研究提供全方位支持，并进作为一种经济、高效的土石方施工机械，液压挖掘机在行全面的虚拟测试验证，通过判断仿真测试的数据、动画、各种工程建设领域中发挥着至关重要的作用。随着近年来曲线、轨迹等结果，进行系统功能优化实现创新设计。石油价格的不断攀升以及人们环保意识的提高，用户对挖1．2液压挖掘机实体建模掘机的节能性与环保性也提出了更高要求。由于挖掘机

6、施工时经常铲斗装不满，或是在运送过程中泼撒滴漏，作液压挖掘机工作装置主要由动臂、斗杆、斗杆油缸、动业效能无法达到100％的发挥。这就要求铲斗能够根据作臂油缸、摇臂连杆、铲斗、铲斗油缸等组成(图1)。各运动业工况的不同走出适合工况的特定轨迹，以达到作业效能部件之间全部采用销轴铰接，通过动臂油缸的伸缩实现动的充分发挥。通过对铲斗作业范围的仿真，来验证实现这臂绕下铰点的转动，并实现动臂升降。斗杆铰接于动臂的一特定轨迹的可能性，并对挖掘机的性能作出评价。应用新型的多体动力学软件RecurDyn可以直接建立液压挖掘

7、机的模型并进行仿真分析，并基于虚拟现实软件Vi~ools建立液压挖掘机三维虚拟实验平台，对液压挖掘机的不同工作状态进行虚拟模拟。1液压挖掘机动态仿真分析1-1RecurDyn软件介绍RecurDyn软件是由韩国FunctionBay公司开发出的多体系统仿真优化软件。主要基于相对坐标系建模和递归1一下车；2一上车及回转马达；3一动臂；4一动臂油缸l求解，不但可以同时解决传统的运动学与大规模多体动力5一动臂油缸2；6一斗杆油缸；7一斗杆；学问题，同时是解决工程机械中机构接触碰撞问题的专8一铲斗油缸；9一摇臂；

8、l0一连杆；11一铲斗家，极大地拓展了多体动力学软件的应用范围。图1液压挖掘机三维实体模型ReeurDyn软件基于Professional模块提供的各种建模基金项目：南京林业大学实验室创新基金项目：(南林实[2012]9号)；江苏省大学生实践创新训练计划项目：(苏教办高[2012]11号)作者简介：羊玢(1974-)，男，湖南邵东人，副教授，博士学位，主要研究方向：机械CAD／CAE技术和车辆动态优化设计。·32·htp：／／