小型液压挖掘机工作装置的参数化设计及仿真分析

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1、西南交通大学硕士学位论文小型液压挖掘机工作装置的参数化设计及仿真分析姓名：陈钰尘申请学位级别：硕士专业：驱动技术与智能系统指导教师：王国志20100301西南交通大学硕士研究生学位论文第1页摘要液压挖掘机是一种应用广泛的多功能的建设施工机械，作为工程机械的主力机种。由于液压挖掘机具有多品种，多功能，高质量及高效率等特点，因此受到了广大施工作业单位的青睐，其生产制造业也日益蓬勃发展。通过查阅国内外挖掘机发展状况的资料，了解到国外著名厂家的液压挖掘机在设计方法上重视试验研究工作，重视电子计算机技术的应用，而国内的厂家则更多的停留在测绘仿制阶段，系统的计算机辅助

2、设计应用还不够广泛，不够成熟。本文在此方面展开研究，完成了一套用于挖掘机工作装置设计的计算机辅助设计方法。首先，以UG三维建模软件为平台，使用UG／OpenAPI和UG／OpenGrip等工具开发出工作装置参数化设计模块，在用户自定义界面中输入基本参数后，便可快速建立工作装置各部件的模型。其次，对参数化建模得到的各部件模型进行装配，将装配后的模型导入到ADAMS软件中进行运动学、动力学仿真。通过控制挖掘机工作装置动臂油缸、斗杆油缸和铲斗油缸的运动可完成各种挖掘轨迹。进行挖掘机包络曲线的挖掘过程仿真，可以得到最大挖掘高度，最大挖掘深度等工作尺寸参数。最后，通

3、过经验公式计算得到载荷，将其施加在铲斗齿尖上，便可在ADAMS中进行动力学仿真，并将仿真得到的载荷文件导入到ANSYS软件中，作为有限元分析的边界条件，进而提高了有限元仿真分析的精度及自动化程度，实现了ADAMS和ANSYS软件之间的联合仿真。为验证仿真分析的正确性，本文将矩阵法应用在工作装置的机构分析中，计算所得结果与仿真结果基本一致，说明仿真分析的正确性。为提高仿真精度，本文将工作装置中的关键部件柔性化，考虑构件在受力情况下的弹性变形，在ADAMS中进行柔性体动力学仿真分析。本文使用了UG、ADAMS和ANSYS这3个工程类软件，实现了挖掘机工作装置的

4、计算机辅助设计，它可以提高产品的开发效率，缩短产品设计周期，提高产品质量和可靠性，从而能产生较为明显的经济效益。关键词：液压挖掘机；工作装置；参数化：二次开发；联合仿真西南交通大学硕士研究生学位论文第1I页AbstractAsthemainmachineofconstructionmachinery,hydraulicexcavatoriSmultifunctionalandbroadlyusedinconstructionfield．Manybuildingcompaniespreferhydraulicexcavatorsbecausetheyarem

5、ultispecies，multifunctionalandofhighquality,meanwhile，themanufactureofhydraulicexcavatorsisthrivingdaybyday．Consultingtheinformationofexcavatordevelopmentathomeandabroad,wecarlfindthatfamousforeignmanufacturersofhydraulicexcavatorattachimportancetoexperimentalresearchworkandapplic

6、ationofcomputertechnologyinthedesignmethods，whiledomesticmanufacturersarestayingatthestageofmapping，andtheapplicationofsystematicCAD(Computer-AidedDesign)isnotcarriedwidelMandyetnotmatureenough．ThispaperundertakesastudyinthisfieldandcompletesasetofCADmethodwhichisusedtothedesignof

7、excavator．Firstly,UGsoftwareistakenasaplatformtoexploitaworkingequipmentparametricdesignmodulebyusingtoolslikeUG／openAPIandUG／OpenGrip，andSOon．Itcanquicklyestablishthemodelofworkingequipment，throughenteringthebasicparametersatuser-definedinterface．Then，toassemblethemodelofthecompo

8、nentofworkingequipmentandimportit