装载机工作装置的建模与仿真分析_段楠
装载机工作装置的实体建模和运动仿真
5. 生成特殊连接
分析运动机构
设置运动环境
1. 应用伺服电动机 2. 应用弹簧 3. 应用阻尼器 4. 应用执行电动机 5. 定义力/力矩负荷
1. 运行运动学分析 2. 运行动态分析 3. 运行静态分析 4. 运行力平衡分析
5. 运行重复组件分 析
获取分析结果
1. 回放结果 2. 检查干涉 3. 查看定义的测
几方面的分析：
1 铲斗斗尖位置分析
2 工作装置铰点处运动分析
3 铲斗运动分析
4.5 工作装置干涉检测
在回放中进行碰撞干涉检 测，如果杆件在运动中出现干 涉，“Proe/E” 就会提示，并将 干涉区加亮显示， 以便设计者 检查修改。通过“ Proe/E” 环 境中的全局干涉检查判断ZL50 装载机工作装置干涉问题，经 过检查，ZL50 装载机工作装置 在铲斗收斗时由于收斗角过大 造成后挡板与摇臂产生轻微的 干涉，通过调整翻斗油缸的伸 长长度后，工作装置不存在干 涉情况。最后可以通过扑捉动 态模拟过程，制作成一个动画 影片。
在机构上定义重力、力和力矩、弹簧、阻尼等特征。可以对机构设置材料、
密度等基本属性特征，使其更加接近现实中的机构，达到真实模拟现实的
目的。
做完一个机构动态分析后就可以进行结果回放，检测干涉，捕捉
机构运动仿真动画，所需数据的测量对机构的合理性进行检验，是否满足
设计要求。根据设计任务书的要求，
需要对工作装置做如下
Pro/E提供了十种 连接定义。主要有刚性连 接，销钉连接，滑动杆连 接，圆柱连接，平面连接， 球连接 焊接，轴承，一般， 6DOF（自由度）。
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4.3用Pro/E做机械动态分析的一般流程
基于Matlab的装载机工作装置受力分析
clear l1 = 1010，ua1 = （ － 20） * pi /180，h1 = 195，h2 = 350， Rx = 41． 5e3，Ry = 48e3，h3 = 858，h4 = 781，l3 = 118，l4 = 197，ua2 = （ － 20） * pi /180，ua3 = 8* pi /180，l5 = 1029， l6 = 1634，l7 = 1923，h5 = 655，h6 = 944，h7 = 1690，ua4 = （ － 20） * pi /180， A = ［h2* cos（ ua1） 0 0 0 0 0 0 0 0； cos（ ua1） 1 0 0 0 0 0 0 0； － sin（ ua1） 0 1 0 0 0 0 0 0； h3* cos（ ua2） + l4* sin（ ua2） 0 0 －h4* cos（ ua3） － l3* sin（ ua3） 0 0 0 0 0； － cos（ ua2） 0 0 － cos（ ua3） 1 0 0 0 0； sin（ ua2） 0 0 － sin（ ua3） 0 1 0 0 0； 0 h7 l7 0 h5 l6 h6* cos（ ua4） + l5* sin（ ua4） 0 0； 0 － 1 0 0 － 1 0 － cos（ ua4） 1 0； 0 0 1 0 0 1 sin（ ua4） 0 1］， B = ［Rx* h1 + Ry* l1； － Rx； － Ry； 0； 0； 0； 0； 0； 0］，x = inv（ A） * B， PB = x（ 1，1） ，xA = x（ 2，1） ，yA = x（ 3，1） ， PE = x（ 4，1） ，xD = x（ 5，1） ，yD = x（ 6，1） ，PI = x（ 7，1） ， xG = x（ 8，1） ，yG = x（ 9，1）
基于ProE的装载机工作装置的实体建模及运动仿真_毕业设计
摘要基于Pro/E的装载机工作装置的实体建模及运动仿真摘要：装载机是一种应用广泛的工程机械。
有其广泛的空间，但由于装载机传统开发模式存在的开发周期长、过程繁杂、开发成本高、性能测试困难等问题，本文将仿真技术引入装载机开发领域，完成以下工作：1．介绍了装载机的发展历史及前景，装载机的种类，介绍了仿真技术产生的背景、在国内的发展状况以及仿真技术的实际意义。
2．对液压缸作出了合理的选择。
3．简述了Pro/E软件在工程设计中的应用，利用Pro/E构建装载机的三维实体模型，并对其进行装配，在Pro/E 环境下进行了装配干涉检验。
4．在Pro/ENIEER MECHANISM环境下进行运动仿真,得出装载机工作的性能曲线。
关键字：装载机工作装置液压缸仿真技术三维建模Abstract：Loader is a kind of engineer machine that is widely applied in engineer project, which has wildely space, Aim to the problems that exist in traditional research way of loader, for example the research cycle is long, the cost is long, the cost is high and the performance test is complex etc, this paper leads virtual prototype technology into research of loader. The following research works are completed:1.The development foreground, the category and loader’s history is introduced, also the background of simulationtechnology come into being, developing status in local and the significance of virtual prototype technology is introduced.2.To brief introduce the Pro/E software which application in the field of engineering, the 3D modeling is used byPro/E software, which is built and interferential test of assembly in Pro/E environment is completed.3.The simulated motion in Pro/E environment is completed, and the capability curve is reached.4. A rational choice for the hydraulic actuating cylinder.Keywords: Loader, Working mechanism, hydraulic actuating, Simulation technology, 3D modeling目录摘要 (I)1 前言 (1)1.1 装载机的简介 (1)1.1.1 装载机的发展历史及前景 (1)1.1.2 装载机的种类 (1)1.1.3 本章小结 (3)1.2 运动仿真技术简介 (4)1.2.1 运动仿真技术产生的背景 (4)1.2.2 运动仿真技术 (4)1.2.3运动仿真技术在国内外的发展概况 (4)1.2.4 发展运动仿真技术的重要意义 (4)1.2.5 总结 (5)1.3 Pro/ENGINEER软件在工程设计中的应用 (5)1.3.1 Pro/ENGINEER软件介绍 (5)1.3.2 运动仿真技术对装载机设计理念的影响 (6)1.4 本章小结 (7)2 液压缸的选择 (8)2.1 本章小结 (8)3 装载机工作装置三维实体建模 (9)3.1 工作装置零件建模 (9)3.1.1 动臂的生成 (9)3.1.2 铲斗的生成 (10)3.1.3 底座的生成 (11)3.1.4 连杆的生成 (11)3.1.5 摇臂的生成 (12)3.1.6 液压缸筒的生成 (12)3.1.7 液压缸盖的生成 (13)3.1.8 液压缸活塞的生成 (13)3.1.9 连接销轴的生成 (13)3.2 工作装置装配模型建模 (14)3.2.1 底座模型装配 (15)3.2.2 动臂模型装配 (15)3.2.3 铲斗模型装配 (16)3.2.4 液压缸体模型装配 (16)3.2.5 摇杆模型的装配连接 (17)3.2.6 连杆模型与铲斗模型和摇杆模型的装配连接 (17)3.2.7 销钉模型的连接 (17)3.2.8 本章小结 (20)4 装载机工作装置运动仿真 (21)4.1 概述 (21)4.2 创建装载机工作装置的机械运动仿真 (21)4.2.1 连接轴设置 (21)4.2.2 创建快照 (22)4.2.3 定义伺服电动机................................................................................. 错误！未定义书签。
装载机工作装置建模与动态分析机械工程和自动化专业
装载机工作装置建模与动态分析摘要现如今，在各种类型的工程机械中，应用尤为广泛的即为装载机，其将可有效提高现有的工程进度，并尽可能降低不必要的劳动强度，持续优化当前的工程质量。
本次研究用Z30E型装载机作为研究对象，使用solidworks三维建模软件创建了装载机工作装置各构件的零件图并用自带的装配功能将各构件装配成完整的工作装置。
在此之后，本文借助于ANSYS有限元分析软件的作用，对装载机的动臂进行科学合理的有限元分析。
在本篇论文中，决定将研究对象设定为Z30E装载机，并对其所应满足的设计要求，进行较为深入的细致阐述。
其次，据此成功构建出相匹配的反转六杆机构模型，并由此针对装载机铲斗以及摇臂等部分，进行科学得当的受力分析。
最后，本文主要针对动臂以及连杆等构件，进行精准有效的强度校核。
用solidworks创建工作装置的三维模型时先简单介绍了三维机械设计软件solidworks。
之后用solidworks的简单功能创建了装载机工作装置主要构件铲斗、动臂、摇臂和连杆的三维模型，并使用装配功能将各构件装配成一个统一的工作装置整体。
以动臂为例，若其达到高度的极小值，则将可进行一系列有限元分析。
此时，仅需将动臂模型融于ANSYS软件中，并在ANSYS中划分网格，再向其赋予一定的载荷，即可针对模型进行科学精准的求解和细致分析，并由此获得应力云图以及相应的位移云图。
据此将可得知，应力的极大值将可达到174MPa，在动臂与举臂油缸铰接处，位移最大值为0.00701m，在动臂的横梁中部处。
在本篇论文中，主要针对装载机所涉及的多样化构件，进行科学合理的受力分析，再据此成功构建出相匹配的三维模型，此外还针对动臂构件进行必要的有限元分析，并由此找出动臂应力值最大的点，对工作装置的优化设计，改善性能等将会有很大帮助。
而且利用计算机可以直接显示出动臂的彩色应力云图和位移云图。
这样复杂的装载机空间应力问题就迎刃而解了。
关键词：装载机；工作装置；建模；有限元分析第1章绪论1.1轮式装载机简介装载机隶属于典型的铲土运输机械装置，这种设备的前端配置了铲斗支撑件以及相应的连杆，相关的随机装置能够前向运动，并能进行多种作业，譬如上提、挖掘、装载、卸载与运输等，其在建筑以及矿山等各种类型的工程建设领域中应用较为广泛。
基于MATLAB的装载机工作装置运动过程动态仿真
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黑 龙 江 工 程 学 院 学 报 (自然科学版) 第 20 卷
图 3 给出了利用上述程序在 MATLAB 平台上实 现的装载机工作装置工作过程动态仿真的实现界面 。
图 3 装载机工作装置工作过程动态仿真的实现界面
4 结 论
如果需要对很多型号或一个系列的装载机进行 分析 、设计 ,可以事先将这些不同型号装载机的工作 装置的主要结构尺寸按特定的格式建立一个数据 库 。然后再根据其具体型号从数据库中调用参数 , 按照上述方法进行工作过程动态仿真 。
立如图 1 所示的平面直角坐标系 XO Y ,使用相对坐
标系的向径法推导出各铰接点坐标的计算公式如表
2 所示 ,式 (1) ～式 ( 7) 给出了计算这些坐标所需中
间变量的计算公式 。
图 1 反转六杆机构装载机工作装置分析模型
表 2 工作装置各铰接点的坐标计算公式
铰点
X 坐标
六 杆 机 构 Y 坐标
Y D = Y G - R 5cos( U G + U G2) Y E = Y D + R 6sinβ
F X F = R 8sin ( U G1)
Y F = Y G - R 8cos ( U G1)
C X C = X D - R 4cos <
Y C = Y D - R 4sin <
A X A = L sin ( U G)
装 载 机 是 一 种 用 途 较 广 的 铲 运 、施 工 机 械 。 广泛应用于建筑 、公路 、铁 路 、水 电 、港 口 、矿 山 、 林业 、国防等工程中 ,对加快工程建设速度 、减轻 劳动强度 、提高工程质量 、降低工程成本都发挥着 重要的作用 。近年来 ,无论国内还是国外 ,装载机 的品种和质量都得到了迅猛的发展 ,已成为工程 机械的主导产品之一 。开展装载机工作装置的研 究 ,推广现代设计理论与方法 ,提高我国装载机的 设计水平与产品质量 ,具有十分重要的理论意义 与现实意义 。
装载机工作装置三维运动仿真_赵建国
装载机工作装置三维运动仿真¹赵建国1,王庆海1,肖宪国2(1郑州大学工学院机械工程学院,郑州450002;2河南机电学校,郑州450002)摘要利用AutoCAD的三维功能对ZL50F装载机工作装置进行三维建模、零件装配和干涉检查;模型导入到3ds max,利用3ds max的层级链接和正、反运动功能,建立装载机工作装置各组成部件的层级链接关系,实现装载机工作装置工作过程的运动仿真。
关键词:AutoCAD3ds max装载机工作装置三维仿真中图分类号:TP39119;TH16文献标识码:B文章编号:1671)3133(2006)01)0123)04Based on AutoCAD and3ds max software realized theloader working device.s3d emu lationZhao Jianguo1,Wang Qinghai1,Xiao Xianguo2(1Zhe ngzhou University,Zhe ngzhou450002,C H N;2Henan school of Mecha nic-Electronic,Zhe ngzhou450002,C H N) Abstract Introduced the methods and the steps that using AutoCAD.s3d-function create the3d-model,assemble parts and check the in terference among the worki ng device of ZL50F.The method that introduced the3d-model of AutoCAD into3ds max was given.The loader working device.s layer link relation was established by using3ds max.s layer link and forward motion and backward motion func-tion.Then,3d emulation of the loader working device.s complex motion was realized.Key words:AutoCAD3ds max Loader worki ng device3d emulation装载机工作装置是由液压缸驱动,完成铲掘、装卸物料的空间多杆机构,是组成装载机的关键部件之一,其设计水平的高低直接影响到工作装置性能的好坏,进而影响整机的性能。
一起电厂跳闸事故实例分析
求范围内， 只是最大卸高由原来的 ３ １ｍ ２２ ｍ降为 ２ ０ ｍｍ 这其中卸料角变尢 斗尖更低 造成最大 ６ ２ ， 卸寓降低。
参考文献 【李同焕， ｌ Ｊ 王智明， 高秀华座 拟样机技术在轮式装 载枷 十 中的应用研究 建筑机械 ， ２ ０． ０６１ ２：
７ ．７ ４ ＿ ６ ７
烧坏 ．
能会引起系统的震荡 ，震荡过程中可能产生过 电 究方 向： 电保 护。 继 压， 过电压通过线路传递到 ６ Ｖ， Ｋ 引起单相接地故 杨 嵘 春 （９ ４ ）男 。 士研 究 生 ， １８ ～ ， 硕 助理 工 程 障。 师， 主要 以事发 电厂 电气二 次设 计。 ５ Ｋ ２６ Ｖ母排对外壳放电是引起 ｌ 、Ｂ高厂 Ａ１ 变差动保护动作的直接原因。 当过电压形成传递至 责任编辑： 王朋荣 （ 上接 ６ ６页） 化目标函数有 目 执行时间、作用 ： 力、 碰 、 啻 稳定性等。 设汁变量的约束条件要使优 化分析的 目 标和设置过程与 汁 分析、 试验设计相 同，Ｄ ＭＳＶｉｅ Ａ Ａ ／ ｗ 通过定义设计变量自最小和最大 ９ 值作为优化分析中约束变量范围的默认值。 优化分 析巾约束函数要建立类似于目标函数， 优化设计中 Ａ ＭＡ ／ｉｅ Ｄ Ｓ ｗ 能保证约束函数的计算值总是负的， Ｖ 不会与 目 标函数相混淆。 通过主菜单 ＳＭ Ｉ Ｔ Ｉ Ｕ Ｅ Ａ 巾 Ｄ ＳＮ Ｅ Ａ Ｕ Ｔ Ｏ Ｅ Ｉ Ｇ～ Ｖ Ｌ Ａ Ｉ Ｎ选 项 ，弹 出优化 设计 对 话框 ， 并根据优 化要求 进行 没置。优化 仿真结 果 分 图 １ 为优化后的计算机输出的仿真结果。图 】ＡＮＧＬＥ ５ 曲线 化 后连 杆与摇臂 之 间（ Ｅ ） ｌ 虻 Ｆ Ｂ 的传动角仿真变化曲线： 优化后 Ａ Ｇ Ｅ ５ － 连 Ｎ Ｌ ＿ ２ ｌ 杆与转 斗 之问 Ｇ 日 Ｆ 的传动角仿真变化曲线 ； 优 化后 Ａ Ｇ Ｅ ５ ＿ 摇臂与转斗缸之间 （ Ｂ Ｄ的 Ｎ Ｌ 一 ３ １ ／ Ｃ） ＿ 传动角仿真变化曲线。 从图 ２ 得出优化后 型 可以 在举升过程 Ｉ １ ｌ 收斗角最大为 ４ ． 收斗角绝对值 ７ ＂， ９ 最小为 ４ ２ ， １。 收斗角的变化量为 ， 平移性大 为改观：铲斗放平后铲斗斗底与水平面夹角（ 放平 角） ４ ６ 自动放平性更娩 最大卸载高度时卸 为 ５ ￣， 料镪为 ４６ ５ ￣，卸鞍 大大改变；优化效果明显 。 从 ３ 上可以褂Ｈ原模型的传动角还是在设计要
轮式装载机工作装置的虚拟设计和三维仿真毕业设计论文
XXXX大学本科毕业设计(论文)学院专业机械设计制造及其自动化学生姓名班级学号指导教师二零年月XXXX大学本科毕业论文ZL50G式轮式装载机工作装置的虚拟设计和三维仿真The type of ZL50G wheel loader working device virtual design and three-dimensional simulation完整的毕业设计过程ProE 三维建模，包括零件，装配图以及运动仿真这里贴上转载机CAD图该毕业设计成果经过严格而完整的毕业答辩过程，并取得优秀。
如有需要可以联系 球球983091293（理工类）：X X X X大学毕业论文（设计）任务书学院：专业：机械设计制造及其自动化学号：姓名：指导教师：职称：20 年月日毕业设计（论文）题目：ZL50G式轮式装载机工作装置的虚拟设计和三维仿真一、毕业设计（论文）内容及要求（包括原始数据、技术要求、达到的指标和应做的实验等）1、了解ZL50G轮式装载机的基本机构及工作原理。
2、了解装载机的工况条件完成其工作装置总体方案的选择，例如总体结构与布置、连杆机构的结构形式等。
3、完成装载机工作装置的设计，包括铲斗设计、工作装置连杆系统设计等。
4、对装载机工作装置进行三维建模和运动仿真。
二、完成后应交的作业（包括各种说明书、图纸等）1. 毕业设计论文一份（不少于1.5万字）；2. 外文译文一篇（不少于5000英文单词）；3. 装配图一张及零件图若干。
三、完成日期及进度自20 年3 月25日起至20 年6月14日止进度安排：1. 3月25日～4月7日：查阅资料、调研，完成开题报告；2. 4月8日～4月28日：完成方案确定和机构设计；3. 4月29日～5月20日：完成零件设计计算及总图4. 5月21日～6月10日：完成造型及仿真，撰写毕业设计论文。
5. 6月10日～6月14日：答辩。
四、同组设计者（若无则留空）：五、主要参考资料（包括书刊名称、出版年月等）:1、杨占敏等，轮式装载机[M]，北京：化学工业出版社，2006.12、吉林工业大学工程机械教研室编，轮式装载机的设计[M]，北京：工业建筑出版社，19823、汤宗和，装载机工作装置连杆机构的图解设计法，北京：工程机械，19844、潘科第童仲良，装载机的构造、使用及维修，北京：机械工业出版社，19935、成大仙等著.机械设计手册 [M].化学工业出版社，2004.16、吴宗泽主编.机械设计实用手册.北京：化学工业出版社，2003.67、朱龙根.《简明机械零件设计手册》.机械工业出版社，1997.11系(教研室)主任：（签章）年月日学院主管领导：（签章）年月日注：1、如页面不够可加附页2、以上一～五项由指导教师填写摘要装载机是铲土运输机械类中的一种，常见的装载机有自行式履带装载机和轮胎式装载机，装载机主要由工作装置、动力系统、传动系统、制动系统、行走系统、液压系统、电气系统等组成。
轮式装载机的工作装置设计及动态仿真
第1章ZL50轮式装载机的工作装置设计1.1 ZL50轮式装载机的工作装置设计要求1.1.1 概述装载机工作装置主要由铲斗和支持铲斗进行装在作业的连杆系统组成，依靠这套装置装载机可以对汽车，火车进行散料装载作业，也可以对散料进行短途运输作业，还可以进行平地修路等作业。
把铲斗更换成专门的装置，还可以进行其他装载作业。
装载机工作装置的结构和性能直接影响整机的工作尺寸和参数，因此，工作装置的合理性直接影响装载机的生产效率、工作负荷、动力与运动特性，不同工况下的作业效果、工作循环时间、外形尺寸和发动机功率等。
轮式装载机工作装置有多种形式，根据杆数和运动特征可分为正转四杆、正转五杆、正转六杆、反转六杆、正转八杆等。
本次设计研究的是反转六连杆机构，这种机构形式简单、尺寸紧凑。
当铲斗铲掘物料时由于是反转机构，转斗油缸大腔进油工作，可以获得较大的铲掘力。
也就是说，铲起同样重量的物料，转斗油缸的尺寸可以设计得较小。
而且转斗油缸后置，使司机有较好的视野。
反转六连杆机构尤其多用于中小型装载机工作装置,我国生产的ZL系列轮式装载机工作装置多采用这种形式。
图1-1 反转六连杆机构轮式装载机的工作装置由铲斗、连杆（或托架）、摇臂、动臂、转斗油缸、动臂油缸组成。
这个机构实质是两个四杆机构。
图1-2 轮式装载机的工作装置1.1.2 轮式装载机工作过程轮式装载机是一种铲、装、运、卸一体化的自行式设备，它的工作过程由六种工况组成。
○1插入工况动臂下放，铲斗放置于地面，斗尖触地，斗底板与地面呈3°~5°倾角，开动装载机，铲斗借助机器的牵引力插入料堆。
○2铲装工况铲斗插入料堆后，转动铲斗铲取物料，待铲斗翻至近似水平为止。
○3重载运输工况铲斗铲装满物料后举升动臂，将铲斗举升至运输位置(即铲斗斗底离地高度不小于机器的最小允许离地间隙)，然后驱动机器驶向卸载点。
○4举升工况保持转斗缸长度不变，操作举升油缸，将动臂升至上限位置，准备卸载。
建模与仿真课程的实验教学探索
建模与仿真课程的实验教学探索宋世领;张孝琪;胡焕玲;韦婷婷【期刊名称】《装备制造技术》【年(卷),期】2022()5【摘要】建模与仿真课程是工业工程专业高年级学生的一门专业必修课,该课程主要通过计算机仿真软件对复杂动态随机系统进行建模和分析,以评价系统的运行状态,寻找系统的短板,优化系统的性能。
建模与仿真课程具有理论与实践融合、以实践为主的特点。
在建模与仿真的课时分配中,理论与实验课时的比例大概为1∶2,实验部分教学在建模与仿真课程教学中尤为重要。
通过总结建模与仿真课程多年的教学经验,结合和多届工业工程学生的访谈情况,发现目前建模与仿真课程的实验教学存在如下问题:课程实验平台存在短板,实验内容存在结构性问题;实验教学模式呆板单一,难以激发学生学习兴趣;实验考核方式效率低下,无法有效反映学生的实际能力。
针对上述3方面的问题,提出了跳出实验平台安排实验课程、构建“以学生为中心,以问题为动力”的实验教学模式、构建建模与仿真实验的“全面考核方式”等实验教学改革思路。
旨在通过改革实验课程的教学方法和思路来强化学生对理论知识的掌握,同时增强学生解决实际问题的能力,培养学生的创新思维和团队协作意识。
【总页数】3页(P182-183)【作者】宋世领;张孝琪;胡焕玲;韦婷婷【作者单位】华南农业大学数学与信息学院;安徽工程大学经济与管理学院【正文语种】中文【中图分类】G642.0【相关文献】1.工业工程专业《生产系统建模与仿真》课程实验教学探究2.空中交通管理系统建模与仿真课程实验教学探讨3.地下工程实验教学虚拟仿真数值建模平台建设探索4.系统建模与仿真课程实验教学探讨5.“物流系统建模与仿真”课程混合式实验教学探索——基于OBE教育理念因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
装载机工作装置的运动仿真
装载机工作装置的运动仿真张兰娣;王少雷;余太安;石树正;马轶群;任玉灿【摘要】装载机是一种应用广泛的工程机械.本文将仿真技术引入装载机开发领域,利用pro/E构建装载机工作装置零件的三维实体模型,并对其进行装配,而后,在pro/E环境下进行了装配干涉检验,在mechanism环境下进行运动仿真得出装载机工作性能曲线.【期刊名称】《河北建筑工程学院学报》【年(卷),期】2011(029)002【总页数】3页(P91-93)【关键词】装载机;工作装置;仿真技术;三维建模【作者】张兰娣;王少雷;余太安;石树正;马轶群;任玉灿【作者单位】河北建筑工程学院,河北,张家口,075000;河北建筑工程学院,河北,张家口,075000;张家口市三北拉法克锅炉有限公司,河北,张家口,075000;河北建筑工程学院,河北,张家口,075000;河北建筑工程学院,河北,张家口,075000;河北建筑工程学院,河北,张家口,075000【正文语种】中文【中图分类】TH131 引言装载机的工作装置是直接实现铲、运、卸等作业的机构,其性能好坏对装载机的使用和工作性能有着直接影响.开展装载机工作装置运动仿真的研究,对推广现代设计理论与方法,提高我国装载机的设计水平与产品质量,都具有十分重要的理论意义与现实意义.2 建立工作装置的三维模型根据工作装置的尺寸参数,利用软件Pro/Engineer中的三维造型模块(Part模块)建立装载机工作装置的零件模型,所建立模型的流程如图1所示.在建立模型的过程中,首先要注意单位制的选择,Pro/E默认单位制是英制单位,而非国际标准单位制.其次要注意命令的选择.由于Pro/E的建模功能十分强大,同一个特征可能有很多种生成的方法,例如,生成一个中空的圆柱,既可以利用拉伸命令先拉伸出一个圆柱体,而后,利用拉伸切削命令从生成的圆柱体中挖出一个圆柱体来生成,也可以通过旋转命令一次生成,当然还有其它一些办法来生成该特征.因此,命令的选择和组合对于建立模型是很重要的.如果命令选择的合适,那么模型的建立就可以节省很多时间,相反则要耗费很多时间,并且模型也不一定完美.建立的摇臂、液压缸、动臂和铲斗的三维模型如图2所示.3 模型装配图1 模型建立流程三维造型设计(part模块)仅仅是完成了一个个单独的零件模型,而一个产品往往是由多个零件组装在一起形成的.Pro/Engineer中的装配模块(即assembly模块)就是将分别建立的零件模型组装在一起构成一个完整的产品.零件装配是通过定义零件模型之间的装配约束来实现的,也就是在各零件之间建立一定的连接关系,并对其进行约束,从而确定各零件在空间的具体位置关系.可以这样说,零件之间的装配约束就是实际环境中零件之间设计关系在虚拟环境中的映射.本文所用到的装配约束方式主要是定义零件之间的运动约束.装配后的完整模型如图3所示.图2 工作装置组件的三维模型图3 工作装置的三维装配模型4 添加运动要素对模型添加运动副、驱动器使其运动起来,实现机构的运动仿真.完成机构运动仿真后,运用机构中的后处理功能可以查看当前机构的运动,并可以对机构进行位移、速度和运动干涉情况的分析,以便研究机构模型的合理性.实际工作中油缸活塞相对于缸壁的运动速度函数约为一次函数,在转斗油缸和动臂油缸上分别布置伺服马达,首先定义伺服马达函数,其次设定各个工况的运动时间,然后点击运行按钮进行运动仿真分析.下面是四个工况工作装置的位置截图,如图4—图7所示.图4 铲掘工况图5 运输工况图6 举升工况图7 卸载工况5 输出运动函数及获取分析结果在运动仿真运行完后,便可以获取分析结果.分析结果有多种类型,主要有机构上某点处的速度、加速度及位移等量,这些分析结果会以图表的形式给出.在获取分析结果前,需要定义测量,也就是定义要获取机构上哪一点或哪一零件处的参数之间的关系量.本文定义获取第三工况时铲斗齿尖处的位移及速度随时间变化的图表,如图8和图9所示.图8 铲斗尖运动位移与时间函数图图9 铲斗尖运动速度与时间函数图6 结论通过对工作装置的运动仿真计算,可以精确得出工作装置运动速度和位移随时间变化的函数图,这些函数图形给分析工作装置的工作特性提供了重要而准确的数据,对于工作装置的举升平移性、卸载和自动放平性的设计和实现有重要意义,而且对于一种新机构的设计,也可以利用这些函数来分析判断机构是否存在干涉和是否满足工作要求.参考文献【相关文献】[1]葛正浩,杨芙莲.Pro/E运动仿真实例教程编著,化学工业出版社,2007.6[2]林清安.精通Pro/ENGINEER野火4.0中文版综合教程,机械工业出版社,2005.3[3]冯忠绪,工程机械理论,人民交通出版社,2004.2。
装载机工作装置运动学仿真
装载机工作装置运动学仿真作者：臧坤来源：《科技创新与生产力》 2015年第4期臧坤（太原轨道交通装备有限责任公司，山西太原 030009）摘要：文中使用Pro/M模块模拟装载机工作装置的运动仿真。
在零件设计完成后将各种零件进行装配，模拟机构运动，分析各运动副与构件在某一时刻的位置、运动量以及各运动副之间的相互运动关系，从而检查机械的运动是否达到设计要求。
关键词：装载机工作装置；运动学仿真；运动关系中图分类号：TH243 文献标志码：A DOI：10.3969/j.issn.1674-9146.2015.04.047收稿日期：２０14－12－12；修回日期：２０15－03－12作者简介：臧坤（1983-），男，山东青岛人，工程师，主要从事工程作业车开发设计研究，E-mail：23674883@。
1 运动副的定义运动副就是各构件间组成的可动连接[1-2]。
在PRO/MECHANSM MOTION模块中对于运动副的定义是通过点来实现的[3-4]。
用来定义运动副的2个点是位于不同组件的点，但是用来定义运动副的2个点必须重合在同一平面上。
例如铲斗和连杆连接处的运动形式除了转动之外还有轻微的沿连接轴的滑移，所以在此处定义的运动副的类型为圆柱连接。
在装载机工作装置的运动中，需要定义2个驱动，一个驱动用来实现铲斗的运动，另一个驱动用来实现动臂的举升和下降。
因装载机工作装置的仿真是实现机构的连续运动，所以对驱动的设置应以图表的方式来描述其运动过程。
2 工作循环铲斗（即工作装置）循环过程是按照铲斗掘铲（平铲和向下铲掘）→铲斗收斗（下限）→运输→铲斗举升→铲斗卸料（上限）→铲斗下降→铲斗掘铲（平铲和向下铲掘）来不断循环运动。
3 数据分析在PRO/E MOTION模块中通过对一点的测量反映出该点在某一时刻的位移、速度、加速度变化[5]。
1）摇臂处铰接点的位移、速度、加速度变化，见图1。
摇臂在举升和下降时其位移曲线是直线型。
装载机工作装置油气减振系统的Matlab／simulink仿真及试验数据分析
装载机工作装置油气减振系统的Matlab/simulink仿真及试验数据分析摘要介绍了装载机油气减振系统结构、工作原理和性能测试试验，针对装载机工作装置油气减振系统振动数学模型进行Matlab/simulink仿真，进行装载机油气减振系统的理论仿真和实车试验的衰减效果对比分析。
关键词装载机；油气减振；仿真；试验数据Matlab/simulink Simulation and Test Data Analysis of Hydropneumatic Vibration Reduction System of Loader Working DeviceAbstract This paper p resents Structure，working principle and performance of testing of hydropneumatic vibration reduction system of loader working device，establishes vibration model of hydropneumatic vibration reduction system of loaderworking device，simulates by means of Matlab/simulink software，Carries on vibration reduction performance of hydropneumatic vibration reduction system from theoretical simulation and real vehicle testing。
Keywords Loader；Hydropneumatic vibration reduction；Simulation；Test Data1装载机工作装置油气减振系统介绍装载机在行驶过程中，由于工作装置、物料对颠簸的地面或障碍物作出的反应对整个车辆产生冲击，严重时整车会产生俯仰运动；在转场过程和单机长距离作业时，无法有效地衰减由于高速行驶引起的振动，严重地影响工作效率。
基于ANSYS的耙装机工作装置仿真分析
在 工况 １ 条件 下 ， 工 作装 置主 要 受切 向力 和 自身重力 作用 ， 表２ 分别 表示 在工 况 ｌ 情 况下 ， 各 个组 焊件 危险截 面 的位置 及应 力值 。 图２ 为 结构 有 限元分 析应 力 云图 。 工况１ 是 工作 装置 的小臂 液压 缸作用 力臂 最大 ， 铲 斗液压 缸 以最大 当量 力 臂工 作 的位姿 。 经 过计 算与分 析 可知 ， 该受 力情 况下 在铲 斗斗齿 尖 处出 现的最 大变 形为３ ０ ． ５ ８ ５ ｍｍ， 在大 臂油缸 耳板根 部 出现的 最大应 力 为２ １ ４ ． ２ １ ＭＰ ａ ， 远 小 于使 用材 质 的许用 应力 。 同时 ， 在工 况 １ 的受力情 况 下 ， 最危 险截 面 出现在 大臂 油缸 耳板根 部 。 工况２ 分析 计算 ， 在工 况２ 条 件下 ， 工作 装置 主要受切 向力和 自身
３ ９ ４ ＭＰ ａ ， 远小 于 使用 材质 的许 用 应力 。 ５结 论
将耙 装机 工作 装置 Ｐ ｒ ｏ － Ｆ ￣ 型导 入有 限元分 析软 件ＡＮ Ｓ Ｙ Ｓ 中， 并对 其 进 行 网格 划 分 。 参 照ＧＢ ／ Ｔ ９ ｌ ４ ｌ 一８ ８ 《 液 压挖 掘 机 结 构强 度 试 验方 法 和Ｊ Ｂ／ Ｔ ５ ５ ０ ３ — ２ Ｏ ０ ４ 《 立爪 挖 掘装 载机 ， 并结 合 现场 实践 经验 ， 提 出２ 种 工况进 行 有 限 元 分析 ， 各 工 况下 工作 装置 的位 姿描 述及 载荷 施加 情 况 ， 如表１ 所示 。
重力 作用 ， 表３ 分别表示 在工 况２ 隋况下 ， 各个组 焊件 危险截 面 的位 置 及应力值 。
耙 装机 工作装置 主要 由大臂 、 小臂 、 铲斗及相 应驱 动油缸 组成 ， 杆 件及油 缸 之间全 部采用铰链 连接 。 按 照优化后 的工作装 置结构 参数 ， 采用Ｐ ｒ ｏ ／ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅｒ ￣ 件建立 大臂、 小 臂、 铲 斗及连杆 的三维几何模 型 ， 并按照装配 图要求进 行装配 ， 如 图ｌ 所 示。 在 建模过 程 中， 忽略 了不影 响计算结 果 的倒角 、 缓冲 橡胶底 座等要 素 。 在实 体模型 中均焊 缝处均按 照连 续角焊缝 处理 ， 其材料 性质按 照与母 材相 同处 理。 这样 可 以在保 证ＡＮ Ｓ ＹＳ 求解精 度的 同时 ， 提高 其求 解速 度 ， 提 高 效率 。
ZL50装载机工作装置设计开题报告
[8]葛云等.基于Pro/E的挖掘机铲土装置的建模与运动仿真[J].计算机应用技术2005年6期
[9]吕其惠等.基于Pro/E的多功能装载机工作装置的设计与分析[J].农机装备与车辆工程2007年4期
05.18-05.31
7
完成设计所涉及的计算，绘制装配图和相关零件图
06.01-06.04
8
撰写毕业设计说明书，并准备答辩
06.05-06.14
5、主要参考文献
[1]付宁,尹春建.装载机铲斗设计探讨:南方农机[J],2006.4
[2]张立荣.基于有限元法ZL50装载机铲斗强度分析与机构优化，硕士学位论文，山东理工大学，2008.4
[3]高梦熊.地下装载机铲斗的设计和制造：矿山机械[J],201015期
[4]赵耀虹.基于Proe的装载机工作装置仿真研究[J].陕西科技大学学报2009年27期
[5]杨卫平等.三维实体造型技术在装载机工作装置设计中的应用[J].矿山机械2005年6期
[6]许超等.基于Pro/Engineer二次开发的装载机工作装置参数化设计[J].工程机械2005年2期
然而，我国装载机主要在可靠性、结构设计、强度设计等方面上存在很多问题。而工作机构对于装载机来说尤为重要，所以工作机构的设计好坏直接影响到载机的使用寿命以及工作效率。虽然现在市场上的装载机已经日趋成熟，但对其进行改进设计，尤其是对装载机的工作机构进行改进设计，仍有非常重要的意义。
2、课题的技术发展现状
3、设计（研究）方案
1.首先通过实地调研和相关文献资料的查找了解了装载机工作装置的原理确定了其结构形式，完成了对工作装置结构部分的设计，然后又通过实际工作任务的要求确定了铲斗的结构形式，和对铲斗装满物料时情况的分析计算确定了铲斗的基本参数。
机械毕业设计(论文)开题报告zl40轮式装载机工作装置结构设计
一、选题目的与意义
装载机是一种兼有推土机和挖掘机两者工作能力，可以进行挖掘、推运、平整、装卸和牵引等多项作业的一种土方工程机械。
装载机可用于装载松散物料、清理爆破后的碎石以及对土壤作轻度的铲掘工作，同时还能用于清理或刮平场地、短距离装运物料等作业。
其优点是适应性强，作业效率高，是一种发展较快的循环式作业机械[1]。
全套图纸，加153893706
装载机按行走机构可分为轮胎式和履带式两种。
轮胎式装载机的优点是：质量轻，行走速度快，机动灵活，作业循环时间短，作业效率高，维修方便迅速，机器停工时间短，作业及维修费用低，行走时不破坏路面。
装载机不但是一种装卸机械，还可以在较短距离内作为运输设备使用。
在工程量不大，作业地点较为分散，转移频繁的情况下，它的生产率大大超过履带式装载机。
其缺点是：轮胎接地比压较大，通过性差；重心较高，稳定性差；不适宜在松软土质和坡道上作业，对场地和物料块度要求较高，尤其是在矿山作业轮胎磨损很大[5]。
基于上述各种因素，轮式装载机的作业对象主要是：各种土壤、砂石料、灰料以及其他筑路用的散状物料等[2]。
轮式装载机用途非常广泛，而作为其核心部分的工作装置就显得格外的重要，工作装置能否满足整机的工作性能要求，这关系到轮式装载机能不能再规定的时间和场合下完成其规定的任务内容。
所以在此对轮式装载机的工作装置进行设计，使其达能到规定的基本要求，对工作装置的基本要求主要为：工作机构的各杆件受力状态良好，结构设计合理，强度寿命合理。
轮式装载机工作装置强度计算中外载荷的确定
轮式装载机工作装置强度计算中外载荷的确定
孟广良
【期刊名称】《建筑机械》
【年(卷),期】1999()12
【总页数】3页(P64-66)
【关键词】轮式装载机;工作装置;强度;外载荷;计算
【作者】孟广良
【作者单位】天津工程机械研究所
【正文语种】中文
【中图分类】TH243.02;TH243.03
【相关文献】
1.装载机工作装置载荷测试样本长度确定方法 [J], 万一品;宋绪丁;陈乐乐
2.轮式装载机工作装置静态优化设计和结构分析的外载荷 [J], 郑永强
3.不同外载荷作用下轮式装载机工作装置有限元分析 [J], 陈乐乐;万一品;董剑南;宋绪丁
4.基于ADAMS的轮式装载机工作装置动态载荷分析 [J], 邰茜
5.轮式装载机工作装置仿真设计与强度分析 [J], 杨蓉; 林桂娟
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第 28 卷第 5 期
装载机工作装置的建模与仿真分析 段 楠, 等
Vol 28No 5
进行 3 s, 步长为 0. 01 s 的动态仿真分析, 此 阶段运行后的模型如图 3 所示。
step( time, 0, 0, 3, 2. 5) + step( time, 3, 0, 7, 0) + step( time, 7. 1, 0, 10, - 4. 5) ;
进行运行时间为 15 s, 步长为 0. 01 s 的仿真 分析, 在第 4 阶段运行后动臂、摇臂、铲斗都回到初 始位置, 其状态如图 6 所示。
图 4 举升状态
( 3) 转斗缸收缩, 动臂缸闭锁, 铲斗翻转, 实现 物料的卸载
为转斗缸添加运动, 使转斗缸伸长, 实现在转 斗的翻转。添加的运动方程为
( 1) 转斗缸伸长, 动臂缸闭锁, 铲斗收斗, 实现物 料的铲装
为转斗缸添加运动, 实现转斗缸伸长, 铲斗收 斗;
在转斗油缸上选择 Jiont c1 圆柱副, 右击选择 弹出菜单中的Modify 命令显示运动副修改对话框;
点选 Impose Motion( s) . . . 按钮, 显示 添加运 动对话框;
缸自锁。添加的运动方程为 step ( t ime, 0, 0, 3, 2.
5) + step ( t ime, 3, 0, 7, 0 ) ; 进行运行时间为 7 s, 步长为 0. 01 s 的仿真分
析, 在第 2 阶段运行后动臂、摇臂、铲斗所处的位置 如图 4 所示。
图 5 卸载状态
( 4) 转斗缸收缩, 动臂缸收缩, 动臂下降, 铲斗 自动放平, 自动进入下一次铲掘状态
紧钢丝绳而使输送带拉紧; 拉力传感器将张紧力的变化传给压力控制器; 压力控制器将压力信号转换为电信
号后, 再传给电控系统; 缓冲装置可以保护系统不受异常张紧力或者其他外力的冲击。该装置可以根据带式 输送机的运பைடு நூலகம்工况自动调整张力的大小, 泵站可以根据各个电磁阀的开合来形成不同的循环油路, 提供 3 种
压力值: 启动时的高压为 1. 4~ 1. 5P0; 正常运行时的压力范围为 0. 8~ 0. 9P 0; 超出此范围时可以自动调节。
该装置可保证带式输送机启动时输送带不打滑及正常工作时输送带张紧力随着负载变化而自动调整。其
中。P0 为根据带式输送机的各个参数计算得出的正常运行时所需张紧力。
李剑 锋 供稿
为动臂缸添加运动, 动臂缸收缩, 动臂下降, 返回到初始状态。添加的运动方程为
step( t ime, 0, 0, 3, 0) + step( time, 3. 1, 0, 7, 4. 29) + step( time, 7. 1, 0, 10, 0) + step( time, 12, 0, 15, 4. 29) ;
0 引言 装载机是一种用途十分广泛的工程机械, 它主
要用于对散状物料进行铲 装、运输、卸载及平 整作 业。若换装相应的工作装置, 还可以进行推土、起 重、装卸木料及钢管等作业。工作装置是装载机的 重要组成部分, 装载机的铲装、翻斗、提升、卸料都是 通过工作装置的动作来实现的, 装载机的工作装置 是由铲斗、动臂和用来转动铲斗、升降动臂的转斗油 缸和动臂油缸、连杆机构组成。 1 装载机工作装置的建模
关键词: 装载机; 工作装置; 建模; 仿真; ADAMS 中图分类号: TP132 47; TD422 3 文献标志码: A 文章编号: 1003- 0794( 2007) 05- 0070- 03
Modeling and Simulation Analysis of Working Device of Loader
学仿真分析, 在第 3 阶段运行后动臂、摇臂、铲斗所 处的位置如图 5 所示。
图 2 设置对话框
图 3 收斗状态
( 2) 转斗缸闭锁, 动臂缸伸长, 动臂上举, 实现物 料的举升
为动臂缸添加运动, 实现动臂的举升。操作 步骤同上, 定义的运动方程为 step ( time, 0, 0, 3, 0
) + step ( time, 3. 1, 0, 7, 4. 29 ) ; 为转斗缸添加运动, 实现在动臂举升时, 转斗
表 1 动臂举升过程中后倾角随时间的变化 时间 s 3 0 3 5 4 0 4 5 5 0 5 5 6 0 6 5 7 0 角度 ( ) 47 49 50 51 53 56 57 58 63
从表 1 可以看出, 在动臂举升过程中后倾角在 47~ 63 间变化, 因此基本满足平移性的要求。
( 2) 最大卸载高度 最大卸载高度是指动臂在最大举升高度、铲斗 成 45 卸载角时, 其斗尖离地面的高度。 从图 7 可以看出, 最大卸载高度为 1 335 mm, 基 本达到设计需要。
Abstract: The model of working device of loader was set up based on the virtual prototype technology and ADAMS software. The dynamic simulation of this model is analyzed. This method which based on the model of virtual prototype has general applicability to the research of loader working device. Key words: loader; working device; modeling; simulation; ADAMS
为转斗缸添加运动, 动臂在下降过程中, 转斗 缸也收缩, 铲斗自动放平, 返回到初始挖掘状态。添 加的运动方程为
step( time, 0, 0, 3, 2. 5) + step( time, 3, 0, 7, 0) + step( time, 7. 1, 0, 10, - 4. 5) + step( time, 12, 0, 15, 2) ;
出版社, 1996. [ 2] 郑建荣. ADAMS 虚拟样机 技术入门 与提高 [ M ] . 北 京: 机械工 业
出版社, 2004. [ 3] ( 美) MSC. Software. MSC. ADAMS V iew 高级培训教程[ K ] . 北京: 清
华大学出版社, 2004. [ 4] 王国强, 马若丁. 虚拟样机技术及其在 ADAMS 上的实践 [ M ] . 西
图 1 装载机工作装置模型
2 仿真分析 2. 1 仿真过程的控制
反转六连杆装载机工作装置的典型工作过程可 以分为以下 4 个阶段: 收斗过程; 举升过程; 卸料过程; 放平过程。可以用 ADAMS 中的 STEP 函数来实现装 载机工作装置动力学仿 真过程的控 制。对应于工作过程的 4 个阶段, 仿真过程的控制 也分 4 个阶段进行。在仿真过程的每个阶段, 模型 的动作由加在构件上的传感器( Sensor) 来限制, 以保 证动作准 确到位。这 4 个阶段的动作 控制要通过 STEP 函数来实现, 下面针对工作装置的每一个动作 阶段具体说明仿真过程。
液压自动张紧装置的研制
兖州矿业( 集团) 公司机械制修厂参考了国内外同类产品的结构, 并结合我国煤矿的特点, 开发出新型的 液压自动张紧装置。
这种装置由液压站、液压马达或可调速绞车、拉力传感器、压力控制器、电控系统、缓冲装置等 6 大部分 组成。液压站是专门为液压马达或者可调速绞车上的油马达提供液压能的, 液压马达或者可调速绞车能拉
图 7 卸载高度曲线图
( 3) 传动性 连杆机构的传动性即保证各个工况不出现构件 相互干涉, 各机构的传动角不得小于 15 。 从图 8 可以看出机构间没有相互干涉的地方。 由以上测量数据可以看出, 工作装置的性能基 本达到要求, 仿真结果比较符合实际。 3 结语 本文利用 ADAMS 软件, 建立了装载机工作装
DUAN Nan, LIU Jie- hui, WANG Gui- mei, YANG Li- jie
( College of Mechanical and Electrical Engineering, Hebei University of Engineering ,Handan 056038, China)
选择运动类型为 disp( time) = ; 可以在文本框中输入所要添加的运动方程, 也可以点选右边的按钮进入运动方程编辑对话框, 在此使用运动方 程编辑对话框, 输入 STEP 函数如 图 2 所示, 完成运动添加; 为动臂缸添加运动, 实现在转斗缸动作时, 动 臂缸自 锁。其 操作 步骤 同上, 定义 的运 动方 程为 step ( time, 0, 0, 3, 0 ) ;
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图 6 放平状态
Vol 28No 5
装载机工作装置的建模与仿真分析 段 楠, 等
第 28 卷第 5 期
2. 2 仿真分析 ( 1) 平移性 装载机在运输位置时, 铲斗底板与水平面间的
夹角为铲斗的后倾角, 一般推荐值为 40~ 46 。为保 证平移性, 动臂在举升过程中, 连杆机构应能使铲斗 在收斗 位置保 持平移, 使 后倾 角的变 化量 不大 于 15 。
装载机工作装置建模在 Pro E 中实现, 利用 Pro E 零件实体, 装配成装载机运动 部件, ADAMS 软件 包提供 了与 Pro E 的接口 模块 MECHANISM Pro, 它 嵌入到 Pro E 中, 利用它在 Pro E 环境中精确地定义 刚体、运动副和 载荷; 然后将整 个模型传 送给 ADAMS, 在 ADAMS 中完成其他仿真参数的设定, 产生 装载机工作装置的模型( 见图 1) , 并进行运动 动力 学仿真。
为动臂缸添加运动, 使转斗翻斗时动臂缸自 锁, 动臂在举升的位置保持不变。定义的运动方程 为