反铲装置的力学性能分析与优化研究

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1、中南大学硕士学位论文液压挖掘机反铲装置的力学性能分析与优化研究姓名：胡雄伟申请学位级别：硕士专业：机械设计及理论指导教师：周宏兵20090519中南大学硕士学位论文摘要摘要反铲装置是中小型液压挖掘机的最主要工作装置，其设计的优劣将直接影响整机性能的发挥。然而，对于反铲装置这样结构复杂的系统，开发周期长、开发成本高的传统产品设计方法已不能满足灵活多变的市场需求。因此，有必要将功能强大、修改方便、成本低廉的虚拟样机技术引入挖掘机的设计和研究之中，对其反铲装置进行相关力学性能分析和结构优化。本文综述了虚拟样机技术在挖掘机领域的研究及存在的问题

2、，在对液压挖掘机反铲装置进行运动学建模和动力学建模的基础上，展开如下研究：采用Pro／Engineer和ADAMS两种软件，构建液压挖掘机反铲装置的虚拟样机，针对虚拟样机构建过程中常被人们忽视的过约束问题，提出“换约束，消方程”的方法，为该问题的解决提供途径。利用构建的虚拟样机，绘制挖掘机反铲装置的运动包络图，并分析得到挖掘机的特殊工作尺寸，与其设计值相比误差很小；针对反铲装置中关键铰接点的受力情况，进行三种典型工况的仿真，并对比分析；针对传统计算方法的缺点，采用根据实验来修正仿真参数的方法，便捷地得到挖掘机所能产生的最大挖掘力值；按照

3、主要目标法和统一目标法相结合的策略，对挖掘机的反铲装置进行优化设计，获得较理想的力学性能。以SWE85液压挖掘机为平台，进行最大挖掘力测试实验和仿真参数测定实验，验证所建虚拟样机的可靠性，并为仿真过程中驱动函数的设置提供指导性数据。关键词虚拟样机，液压挖掘机，过约束，挖掘力，优化设计ABSTRACTBackhoedeviceiStheuppermostworkingdeviceofsmallandmedium．sizedhydraulicexcavator'thedesignofthisdevicewillhaveadirectimpa

4、ctontheperformanceofthemachine．However,tosuchcomplexsystemsasthestructureofBackhoedevice，thetraditionalproductdesignmethodwhosedevelopmentcycleislongandcostishigh，hasbeenunabletomeettheflexibledemandsofthemarket．So，inordertostudyingthereliedmechanicalpropertiesandoptimiz

5、ingthisdevice，tointroductionthepowerful，convenientandlow-costvirtualprototypingtechnologytothedesignandresearchofexcavatorisnecessary．Thispapersummarizestheresearchesofvirtualprototypingtechnologyintheexcavatorfieldandtheexistingproblems，andbasedonthekinematicsmodelingan

6、ddynamicmodelingofthehydraulicexcavatorbackhoedevice，researchesarecarriedoutasfollows：ThroughthesoftwareofPro／EngineerandADAMS，thevirtualprototypeofthehydraulicexcavatorwasconstructedsuccessfully；Fortheproblemofover-constraintthatiSoftenoverlookedintheprocessofbuildingav

7、irtualprototype，themethod¨changeconstrains，removeequations¨iSputforward．whichprovidesachannelforthesolutionoftheproblem．Basedonthevirtualprototype，themotionenvelopediagramofthebackhoedeviceiSdrawn，andthespecialjobsizeoftheexcavatoriSgot，whichisveryclosetoitsdesignvalues．

8、Aimingattheforceactedonkeyhingedjointsofthebackhoedevice，thesimulationofthreetypicalworkingconditionsiS