基于pro%2fe的液压挖掘机工作装置运动仿真

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1、基于Pro/E的液压挖掘机工作装置运动仿真郭!卫!!杨武成!!张传伟!!张武刚!!唐向阳""1.西安科技大学!机械工程学院!陕西!西安!710054#2.西安黄河挖掘机厂!陕西!西安!710086$!中图分类号]TP391.9;TV422.2!!!文献标识码]B!!!文章编号]1001-554X(2006)06-0071-04Dynamicsimulationanalysisofthehydraulicexcavatorworkinge

2、Wei9YANGWu-cheng9Z~ANGchuan-wei9Z~ANGWu-gang9TANGXiang-ang!!近年来9集挖掘和装载功能于一体的液压挖掘机在基础建设和民用建筑建设中的使用与日俱增O由于液压挖掘机的工作条件比较恶劣9工作装置故障较多9造成整机工作可靠性较差9因此挖掘机的可靠性和最优化设计成为国产挖掘机设计的重点和难点O本文以某国产22t挖掘机为例9探讨在ProE软件环境下9对挖掘机工作装置进行三维实体建模虚拟装配运动仿真与动态模拟9为挖掘机物图l!挖掘机工作装置虚拟样机的

3、建模过程(按工艺流程)理样机的制造新机型设计方案的评估提供有效参考数据O型如图2所示Ol!挖掘机虚拟样机的建立l.l!挖掘机三维零件模型的建立一般来说9在ProE软件环境下9机械系统的三维建模应该严格按照设计构思或者前期图纸为依据进行9尽量保持三维图形数据的完整和正确性O由于本文将进行挖掘机虚拟样机的动力学分析和工作装置的有限元分析9因此此次建模原则是I挖掘机工作装置建模尽量细化9包括动臂斗杆等图2!某国产22t液压挖掘机虚拟样机模型的内部加强筋等需详细建模9而除工作装置以外的在进行虚拟样机装

4、配之初9采用按照挖掘机各部件9在建模时则尽量简化9比如回转平台行走铰接点位置装配9结果发现效率低下9而且装配的装置等只是勾画出外部形状9而内部细节并未详细精度很低9且在最后连杆装配时9出现无法约束的绘制9但在动力学分析时9其转动惯量质量等依情况O后来9改用6连接7约束方式I动臂和回转据设计数据进行O建立挖掘机工作装置虚拟样机的平台的连接动臂与斗杆的连接斗杆与铲斗的连过程如图1所示Ol.2!挖掘机虚拟样机的装配收稿日期]2006-02-27所建立的某国产22t液压挖掘机的虚拟样机模通讯地址]

5、郭卫!西安科技大学机械工程学院211信箱2006.06上半月刊71!!!接动臂油缸缸筒与回转平台的连接连杆与斗杆6伺服电动机7;在回转平台与行走机构的6连接7的连接动臂油缸活塞杆与动臂的连接等均采用轴上施加2个6伺服电动机70设定各个6伺服电6销轴7约束;各油缸活塞杆与油缸缸筒的连接动机7的速度设定6结束时间7为14.742s设摇杆与铲斗的连接连杆与摇杆的连接采用6圆定挖掘机挖掘初始状态为起始位置并根据6作业柱7约束;其它刚性零件(斗齿驾驶室等>采用循环时间表7设定各个6伺服电动机7的起止刚性连接

6、中的6匹配7和6插入7约束0这种虚拟时间0装配方法不需要移动连杆摇杆和铲斗拼凑装配!!依据图4可以得出挖掘机各个伺服电动机运工作量小效率高也易于达到装配要求0动的时间关系分段函数为:2!挖掘机工作装置的运动仿真3.172(S>!I1"(0"3.172>$5.539(S>!I2"(3.172"8.711>2.l!挖掘机工作装置动态模拟与分析基本流程工作装置动态模拟与分析的基本流程如图3所4.887(S>!I3"(5.446"10.333>!T(I>#(1>示01.594(S>!I4"(10.333"

7、11.927>3.665(S>!I5"(11.077"14.742>%1.932(S>!I6"(11.927"13.859>其中I1I2I3I4I5I6分别为挖掘提臂回转卸载回转和降臂所对应伺服电动机的运行时间0一个作业循环时间T14.742s在设定中注意有复合动作伺服电动机起止时间的设定0图3!工作装置的动态模拟与分析基本流程"2#根据(1>式很好地解决了各个伺服电动机的运动关系问题使工作装置的整个工作循环动态模2.2!工作装置的运动学分析拟能顺利地按工作顺序完成0最后可以通过捕捉动挖掘机工作装

8、置动态模拟的工况设定如下:态模拟过程制作成一个动画片0以斗杆缸挖掘为主铲斗缸配合使斗中土壤通过以上设定运行上述6动作设定7可得不至于撒出0取22t挖掘机最大挖掘深度的1/2出挖掘机工作状态模拟如图5所示0(3301.5mm>取其最大挖掘半径的1/3与挖掘机实际挖掘动作相比模拟过程完全相(6704mm>同时铲斗处于最大挖掘力状态卸载符因此证明在Pro/E软件环境下的运动仿真是高度为2.5m回转90至目的地卸土0设斗杆摆正确的0动50可使铲斗满载注意在提升过程中配合转动另外挖掘机整个作