基于CAE挖掘机铲斗的力学及运动学分析

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1、BIuDGEANDTUNNELCoNSTRUCTIONANDMACH【NERY文章编号：1000—033X(2015)09—008905基于CAE挖掘机铲斗的力学及运动学分析李志虎(内蒙古自治区交通运输管理局，内蒙古呼和浩特010020)摘要：运用计算机辅助工程技术对挖掘机铲斗的斗齿进行受力分析，利用ANSYSWorkbench软件建立铲斗力学模型，完成铲斗的有限元分析，得到铲斗的优化结构；利用ADAMS／View模块对挖掘机的工作装置进行动力学分析，得到铲斗斗齿的受力曲线和运动轨迹。结果表明：在不破坏铲斗样机的情况下，运用计算机辅助工程技术能够模拟铲斗的受力情况，节约企业生产成本，

2、为挖掘机的实际生产提供一定的理论依据。关键词：铲斗斗齿：受力分析；有限元分析；应变情况中图分类号：U415．51文献标志码：BMechanicsandKinematicsAnalysisofExcavatorBucketBasedonCAELIZhi—hu(TransportAdministrationofInnerMongoliaAutonomousRegion，Huhhot010020，InnerMongolia，China)Abstract：CAEwasappliedtocarryouttheforceanalysisofexcavatorbucketteeth，andamec

3、hanicalmodelofthebucketwasbuiltwithANSYSWorkbench．Thefiniteelementanalysisofthebucketwasfinishedbasedontheresultoftheforceanalysis，andanoptimizedstructurewasobtained．KinematicsanalysisoftheworkingdeviceofexcavatorwasconductedwithViewmoduleofADAMS，andtheforcecurveandtrajectoryofthebucketteethwas

4、found．Theresultsshowthatwithoutbreakingthebucketprototype，usingCAEtosimulatetheforceconditionofthebucketcanleadtOproductioncostsaving．Keywords：bucketteeth；forceanalysis；finiteelementanalysis；straincondition0引言斗提供相关的理论参考。l建立铲斗的力学模型挖掘机的作业过程是利用铲斗的斗齿切削土壤，并将被切掉的土壤放入铲斗内，当铲斗装满土相似性原理是指两台挖掘机在已知尺寸、参数后，再利

5、用液压缸把铲斗提升到指定位置，然后回转相似的条件下，假设一个或几个相关参数，或者简单至指定地点将土壤卸掉。在作业过程中，挖掘机的的物理模型，来确定其他参数的相似系数，并列出参铲斗是完成挖掘作业的执行部件，其性能好坏直接数的相关物理关系式，然后通过对原模型和所求模影响着挖掘机的工作效率，工作部件的可靠性严重型的相应参数进行对比，求出相应的数值]。影响挖掘机的使用寿命口]。鉴于挖掘机铲斗的重要本文以小松PC300—7挖掘机作为参考模型，其性，国内外挖掘机制造商均投入大量的人力、物力和主要设计参数如表1所示。根据上述相似性方法来财力来研究其工作部件的可靠性和耐用性_2]。本文确定挖掘机的各

6、零部件的参数l4]。通过计算机辅助工程(CAE)技术的应用，以AN—根据小松PC300—7挖掘机的具体参数，利用SYS和ADAMS软件作为分析平台，对挖掘机的铲Solidworks软件建立挖掘机各零部件的三维模型，斗进行静力学和动力学分析，为设计、制造挖掘机铲并把各零部件三维模型组装成挖掘机的整体模型，收稿日期：2015-010889BRJDGEANDTUNNELCONSTRUCTIoNANDMACHINERY轨迹。在不破坏铲斗样机的情况下，运用计算机辅助工程(CAE)技术，模拟挖掘机铲斗样机在挖掘作业时的受力情况，既节约了企业生产成本，又为挖掘机的实际生产提供一定的理论指导依据。参

7、考文献：[1]王桂新，杨彦龙．基于ADAMS的液压挖掘机工作装置的仿真分析[J]．河北工业大学学报，2008，37(3)：59—63．图11斗齿受到切向阻力Pw作用时在、Y、Z轴的分力[2]武宏伟，权龙．负载敏感型挖掘机液压系统能耗分析『J]．液斗挖掘机切削土壤2．75S时，切向阻力P在Z轴压气动与密封，2009(6)：34—38．上的最大受力值为17500N。[3]丁华，朱茂桃，赵剡水．液压挖掘机动臂的有限元分析[J]．由图ll可知，铲斗挖掘时斗齿受到纵