大型液压挖掘机工作装置挖掘力分析及机构优化

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1、万方数据中图分类号UDCTU621621硕士学位论文学校代码密级10533大型液压挖掘机工作装置挖掘力分析及机构优化AnalysisonDiggingForceandMechanismOptimizationforLarge——sizedHydraulicExcavatorWorkingAttachment作者姓名：学科专业：研究方向：学院(系、所)：指导教师：论文答辩日期塑!啦盟刘文国机械工程机电液一体化机电工程学院周宏兵副教授答辩委员会主席2辑中南大学二O一四年五月万方数据学位论文原创性声明本人郑重声明，所

2、呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了论文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得中南大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我共同工作的同志对本研究所作的贡献均已在论文中作了明确的说明。申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。作者签名：≯瑚日期：丝年』月L日学位论文版权使用授权书本学位论文作者和指导教师完全了解中南大学有关保留、使用学位论文的规定：即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的复

3、印件和电子版；本人允许本学位论文被查阅和借阅；学校可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用复印、缩印或其它手段保存和汇编本学位论文。保密论文待解密后适应本声明。作者虢烈支曰作者签名：∥心入必日期：址年上月上日新签名艇L日期：丝年』月1日万方数据大型液压挖掘机工作装置挖掘力分析及机构优化摘要：大型液压挖掘机是一种大斗容土石方施工设备，广泛应用于矿山开采及大型工程建设。由于作业过程中挖掘工况的多变性导致工作装置受力复杂，影响整机性能的发挥。本文针对此问题，以70T大型液压挖掘机为样机，建立挖

4、掘机的虚拟样机模型，分析作业过程中工作装置挖掘力及铰点受力的变化，并进行机构优化，以提高挖掘机综合作业性能。主要工作如下：运用D-H法建立工作装置运动学模型，结合工作装置各机构之间的位置关系，得到各机构传动比关系式，建立整机理论挖掘力的计算模型。在Inventor及ADAMS平台中建立挖掘机动力学仿真模型，分析整机理论挖掘力的变化特性及其发挥限制因素所占比重，找出工作装置发挥最大挖掘力时的位姿。在铲斗齿尖加载挖掘阻力，模拟斗杆及铲斗挖掘动作，仿真得到工作装置各铰点的受力变化曲线，对挖掘机工作装置力学性能进行评价

5、，为进一步优化铰点位置提供参考。以铲斗、斗杆理论挖掘力及动臂提升力为目标函数优化工作装置铰点位置。优化结果表明，在小范围内调整铰点位置可有效改善铰点的受力状况，同时提高挖掘机的作业范围。通过测试挖掘机实挖过程中液压缸大小腔压力以及活塞杆位移数据，经过换算得到活塞杆作用力曲线，间接计算出铲斗齿尖挖掘阻力，验证仿真计算模型的准确性。关键词：液压挖掘机；工作装置；挖掘力；铰点受力；机构优化分类号：TU621Ⅱ万方数据AnalysisonDiggingForceandMechanismOptimizationforLa

6、rge--sizedHydraulicExcavatorWorkingAttachmentAbstract：Large-sizedhydraulicexcavatorisalargecapacityofearthworkconstructionequipment．Itiswidelyusedforminingandlargeconstructionprojects．Becauseofthevariabilityofminingconditionsintheprocessoftheoperationandthat

7、causetheforceactedonworkingattachmentincomplexstress，whichaffecttheoverallperformanceofthemachine．Forthisproblem，taking70Tlarge-sizedhydraulicexcavatorasprototype，thispaperestablishedthevirtualprototypemodelofexcavator，thechangesofdiggingforceandforceactedon

8、hingedjointsforworkingattachmentintheprocessofoperationwereanalyzed，andthemechanismoptimizationwasstudied，SOthatthecomprehensiveoperatingperformancecanbeenimporved．Themainworksareasfollows：Theki