基于adams的液压挖掘机工作装置的仿真分析

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1、第37卷第3期河北工业大学学报2008年6月Vol.37No.3JOURNALOFHEBEIUNIVERSITYOFTECHNOLOGYJune2008文章编号：1008-2373(2008)03-0059-05基于的液压挖掘机工作装置的仿真分析王桂新1，杨彦龙2（1.河北工业大学材料科学与工程学院，天津300130；2.河北工业大学机械工程学院，天津300130）摘要基于Pro/E软件建立的三维模型，利用ADMAS软件对液压挖掘机的工作装置进行了运动学和动力学仿真分析．通过运动学仿真分析，得到了最大挖掘半径、最大挖掘深度和最大挖掘高度等基本作业参数．通过动力学仿

2、真分析，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了依据．关键词液压挖掘机；工作装置；运动学分析；动力学分析；虚拟样机技术中图分类号TU621文献标识码ASimulationAnalysisofWorkElementsofHydraulicExcavatorsBasedonAdamsWANGGui-xin1，YANGYan-long2(1.SchoolofMaterialsScienceandEngineering,HebeiUniversityofTechnology,Tianjin300130,China;2.Schoolof

3、MechanicalEngineering,HebeiUniversityofTechnology,Tianjin300130,China)AbstractBasedonthethreedimensionalmodelcreatedbyPro/Esoftware,parameterssuchasthelargestminingradius,thelargestminingdepthandthelargestheightofhydraulicexcavatorsareobtainedbymeansofkinematicssimulationinADAMS.Inadd

4、ition,bydynamicsimulation,thevarianceofforcesatkeyarticulatedpointsarepresented,whichcanprovidesbasisforfurtherstrengthanalysisofexcavatorcomponents.Keywordshydraulicexcavators；workelements；kinematicanalysis；dynamicanalysis；virtualprototypetechnology0引言挖掘机广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

5、、矿山采掘以及现代化军事工程等机械化施工中，对提高劳动生产率，保证工程质量等都起着非常重要的作用．液压挖掘机的工作范围和挖掘力是衡量挖掘机挖掘性能的重要指标之一，也是挖掘机用户购买挖掘机时考虑的重要因素之一．因此，对液压挖掘机的工作装置进行深入的分析一直得到设计部门的关注．液压挖掘机的传统设计方法既费时又耗材，难以满足当今企业发展的要求．而虚拟样机技术的发展，使产品设计摆脱了对物理样机的依赖，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ADAMS软件,对液压挖掘机工作装置进行运动学和动力学仿真分析．1液压挖掘机

6、的虚拟样机模型从系统仿真建模的角度，液压挖掘机可分为四个主要部分：动力系统、机械系统、液压系统、控制[1]系统．其中机械系统包括行走装置，回转机构和工作装置．本文仅对工作装置进行仿真分析，因此，建立液压挖掘机工作装置的三维实体模型，按照是否存在相对运动(暂时不考虑行走运动)将挖掘机划分为：回转装置、动臂、斗杆、铲斗、铲斗摇杆、铲斗连杆、动臂液压缸、动臂液压活塞杆、斗杆液压收稿日期：2008-01-15作者简介：王桂新（1967-），女（汉族），副教授．60河北工业大学学报第37卷缸、斗杆液压活塞杆、铲斗液压缸、铲斗液压活塞杆共12个运动部件．在Pro/E软件中建立

7、的液压挖掘机工作装置的虚拟样机，如图1所示．斗杆油缸动臂油缸铲斗油缸回转装置斗杆铲斗摇杆动臂铲斗连杆铲斗图1挖掘机装配图Fig.1Anassembledmodelofexcavator2液压挖掘机的运动学分析液压挖掘机的基本参数是标示和衡量挖掘机性能的重要指标，同时也是挖掘机仿真与优化样机效能评估参数的组成之一．为测量液压挖掘机工作范围的主要作业尺寸，如最大挖掘半径、最大挖掘深度、最大挖掘高度、最大卸载高度等参数，这里采用ADAMS软件对液压挖掘机的顺序工作方式进行运动学仿真．将前面建立的液压挖掘机工作装置的虚拟样机导入ADAMS中，通过前处理，在各个液压缸添加驱

8、动函数，这