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1、个人资料整理仅限学习使用产品最新动态技术文章企业目录资料下载视频 / 样本反馈 /论坛 | 基础知识 | 外刊文摘 | 业内专家 | 文章点评投稿 发液压挖掘机反铲装置工作过程仿真研究作者：合肥工业大学方冉文针对 挖掘机 械操作复杂、工作环境恶劣等问题，在NX 环境下调用OpenGL 图形模拟液压挖掘机反铲装置的结构特征和工作原理，通过基于NX 图形环境的液压挖掘机反铲装置各零部件的三维建模、虚拟装配和工，对各主要构件进行了运动学和动力学分析，得到了各铰接点处的受力情况及相关曲线，从而为铲斗、斗杆和动臂等的强度分析提供泛应用于工业与民用建筑、交通运输、水利水电工程、农田改造、矿山采掘以及现代化
2、军事工程等机械化施工中，对提高劳动生产率都起着非常重要的作用。随着工程机械 市场竞争日趋激烈，迫切需要缩短产品开发周期。在这种情况下，仿真分析在结构设计中就显析结果的可靠性、有效性及分析过程的高效性与对设计的正确指导作用密切相关。由于液压挖掘机的传统设计方法既费时又耗材，难展的要求，因此，对液压挖掘机的工作装置置入现代分析手段一直得到设计部门的关注。虚拟样机技术的发展，使产品设计摆脱了对降低了产品的开发风险，大大提高了企业的生产效率，体现了一种全新的研发模式。本文利用虚拟样机技术中的仿真模块，对液压挖运动学和动力学仿真分析是一种极为有效的方法，能够充分挖掘设计潜力，比较、评价设计方案并在各种设
3、计方案中寻优，从而得到好性能的最优设计，有效地提高分析效率。挖掘机设计与研究领域，关于挖掘机工作装置的运动与动力分析方面的研究不断走向深入，因为对工作装置的设计分析，是其控制设本文基于此种出发点利用NX 软件对液压挖掘机反铲装置进行运动学的仿真分析。其主要内容包括以下两方面。机反铲装置各参数进行分析，并推导出反铲装置各个构件铰点的位置坐标，这是进行反铲装置分析的基础，并进行了运动学和动力X软件来建立液压挖掘机反铲装置各零部件的三维模型，并对其进行装配。最后要利用NX 中的仿真模块对反铲装置的工作过程进行挖掘机反铲装置总体设计方案是液压挖掘机重要的工作装置，是一种适用于成批或中小批量生产的、可以
4、改变动作程序的自动搬运和操作设备，它可用于操作环境和操作单调频繁的生产场合。的设计要求，如下。铲的主要部件，其结构有整体式和组合式两种。动臂。其优点是结构简单，质量轻而刚度大。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 6 页个人资料整理仅限学习使用动臂。虽然使结构和操作复杂化，但在挖掘机作业中可随时大幅度调整上、下动臂之间的夹角，从而提高挖掘机的作业性能，尤其掘窄而深的基坑时，容易得到较大距离的垂直挖掘轨迹，提高挖掘质量和生产率。组合式动臂的优点是，可以根据作业条件随意调整和挖掘力，且调整时间短。此外，它的互换工作装置多，可满足各
5、种作业的需要，装车运输方便。其缺点是质量大、制造成本高，一机上。的是组合式动臂。挖掘机反铲装置的分析作性能参数量0.8m3 。掘深度 4.39m 。掘高度 4.64m 。掘半径 5.52m 。载高度 2.66m 。掘力(最大 52kN 。置运动学分析示，反铲装置的几何位置取决于动臂油缸的长度L1，斗杆油缸的长度L2 和铲斗油缸的长度L3。当 L1、L2 和 L3 为一组定值时，便Yv 的一组值与其对应。反之，对于Xv 和 Yv 的一组定值却有许多组L1 、L2、L3 值与其对应。图 1 动臂机构计算简图构。 UCF 是动臂油缸L1 的函数。动臂上任意一点在任一时刻的位置坐标也都是L1 的函数。
6、精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 6 页个人资料整理仅限学习使用构。置参数是动臂油缸 L1 和斗杆油缸L2 的函数。这里暂先讨论斗杆相对于动臂的运动，即只考虑L2 的影响。斗杆机构与动臂机构性质连杆机构，但连杆比不同。其连杆机构。动是动臂油缸 L1、斗杆油缸L2 和铲斗油缸L3 的函数，情况较复杂。这里暂讨论铲斗相对于斗杆的运动。置动力学分析力的分析。工作时，即可用铲斗油缸挖掘(简称转斗挖掘 ，也可用斗杆油缸挖掘(简称斗杆挖掘，或做复合动作挖掘。掘阻力的计算。时，土壤切削力随挖掘深度改变而有明显变化，经实验转斗挖掘时的切削
7、阻力与切削深度基本上成正比。但总地来说，前半过程切削，因前半过程的切削角不利，产生了较大的切削阻力。切削阻力的切向分力与土壤硬度、转斗切削半径、挖掘过程中铲斗总转角、铲、切削角、斗侧壁厚度和切削刃挤压土壤的力有关。转斗挖掘的平均阻力可按平均挖掘深度下的阻力计算，也把半月形切削断面看作面，条形断面的长度可看作成斗齿转过的圆弧长度与其相应之弦的平均值。一般所谓平均阻力是指装满铲斗的全过程阻力平均值，国挖掘阻力的80% 。实际挖掘力。到整机理论挖掘力计算时简化假定中忽略的某些因素，则可求得整机的实际挖掘力。当用于特殊作业时，求整机实际挖掘力必须考虑。用电计算机分析比较，各种设计方案的挖掘性能或验算已
8、制成挖掘机的挖掘性能表，并与机器的实用或测试结果相对，既可为改进可验证理论计算的正确程度。在对大量机型进行计算分析的基础上可为优化设计和积累资料提供简化根据。NX的挖掘机反铲装置运动仿真环境下反铲装置的建模cs NX4.0 具有强大的三维建模功能，首先绘制各种边界曲线，然后通过曲线生成各种各样的曲面，还可以通过创建旋转、拉伸和扫后生成三维实体。在此图形环境下构建的主要零部件，如图2 所示。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 6 页个人资料整理仅限学习使用图 2 的反铲装置的虚拟装配用的 NX 装配方法是自底向上，自底向上是指
9、在设计过程中，先设计单个零部件，在此基础上进行装配生成总体设计。这种装配建模的给定配合构件之间的配合约束关系，然后由NX 系统自动计算构件的转移矩阵，并实现虚拟装配，如图3 所示。图 3 装置的运动仿真的运动分析模块，就反铲装置的虚拟模型进行运动仿真。，机构可以认为是一组连接在一起运动的连杆(Links 的集合， NX 可用下面三步产生一个运动分析方案。，创建连杆(Links 。动机构中创建代表运动件的连杆。，创建运动付(Joints 。约束连杆运动的运动付。在某些情况下，可同时创建其他的运动约束特征，如弹簧、阻尼、弹性村套和接触。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结
10、 - - - - - - -第 4 页，共 6 页个人资料整理仅限学习使用，定义运动驱动(Motion Driver。仿真后生成的图表，如图 4 和图 5 所示。图 5 可以看出，运动付的行程，速度基本符合设计要求，其速度趋势与加速度曲线一致，并与理论计算结果吻合较好。如果速度、行将结果反馈到设计阶段，对模型进行重新设计、建模，直到仿真结果符合要求。这就验证了整个设计过程的合理性。或其他造型软件生成的虚拟样机模型，利用相应的图形环境可以方便地对液压挖掘机的反铲装置进行运动学和动力学仿真分析。通过压挖掘机最大挖掘速度，最大挖掘行程等基本作业参数，从而为铲斗、斗杆和动臂等零件的强度分析提供依据。(end 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 6 页个人资料整理仅限学习使用精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 6 页