大型正铲液压挖掘机工作装置性能的优化仿真
毕业设计方案ADAMS的液压挖掘机工作装置的模拟仿真分析全套
1 绪论1.1液压挖掘机发展现状1.1.1挖掘机的发展简况挖掘机械的最早雏形，远在十六世纪于意大利威尼斯用于运河的疏浚工作。
随着工业发展，科学技术的进步，单斗挖掘机也由于新技术、新工艺的采用而不断地发展改进,但它的基本工作原理至今未变。
动力装置以及控制方式的不断革新，基本上反映了挖掘机发展的以下几个阶段：1.蒸汽机驱动的挖掘机，从发明到广泛应用，大约经历了100年。
当时主要用于开挖运河和修建铁路。
结构型式由轨道行走的半回转式，发展到履带行走的全回转式。
2.挖掘机传动型式的液压化，是挖掘机由机械传动型式的传统结构发展到现代结构的一次跃进。
随着液压传动技术的迅速发展，四十年代至五十年代初挖掘机开始应用于液压传动，并且由半液压发展到全液压传动。
产量日益增长，六十年代初期液压挖掘机产量占挖掘机总产量的15%，发展到七十年代初期占总产量90%左右，近年来，西欧市场出售的挖掘机几乎己全部采用液压传动。
与此同时，斗轮挖掘机、轮斗挖沟机等工作装置和臂架升降等部分也采用了液压传动。
大型矿用挖掘机在基本传动型式不变的情况下，其工作装置也改为液压驱动。
3.控制方式的不断革新，使挖掘机由简单的杠杆操纵发展到液压操纵、气压操纵、液压伺服操作和电气控制，无线电遥控。
最近又出现了电子计算机综合程序控制，控制人员可在远离施工现场的集中控制室内通过工业电视监视数台挖掘机工作。
1.1.2液压挖掘机的发展趋势液压挖掘机在工业与民用建筑、道路建设、水力、矿山、市政工程等土石施工中均占有重要位置。
并反映了这些部门的施工机械化水平。
是交通运输、能源开发、城镇建设以及国防施工等各项工程建设的重要施工设备，是国民经济建设迫切需要的装备。
重视和加速挖掘机改进创新，稳定提高产品质量，满足用户需求，对加速现代化工程建设有着重大的意义。
一.液压挖掘机国外发展现状液压挖掘机的生产水平反映机械化施工的水平和能力。
国外，特别是西欧几个国家从50年代开始研制液压挖掘机，到60年代中小型液压挖掘机已成批生产。
液压挖掘机工作装置的动态强度仿真分析
２ ０ １ ３ 年 ８月 机 电 工 程
Ｖｏ １ ． ３ ０ Ｎｏ ． ８ Ａｕ ｇ ．２ ０ １ ３
Ｊ ｏ ｕ ｒ ｎ ａ ｌ ｏ ｆ Ｍｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｉ ｃ ａ ｌ＆ Ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｉ ｃ ａ ｌ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ：Ａｉ ｍｉ ｎ ｇ ａ ｔ ｔ ｈ ｅ ｐ ｒ ｏ ｂ ｌ ｅ ｍ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｍｏ ｖ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ｐ ｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ ｏ ｆ ｈ ｙ ｄ ｒ ａ ｕ ｌ ｉ ｃ ｅ ｘ ｃ ａ ｖ ａ ｔ ｏ ｒ ｗｏ ｒ ｋ ｉ ｎ ｇ ｍｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｉ ｓ ｍ ａ ｎ ｄ ｔ ｏ ｃ ａ ｌ ｃ ｕ ｌ ａ ｔ ｅ ｔ ｈ ｅ ｌ ｏ ａ ｄ ａ ｎ ｄ
时部件的应力应变 。研究结果表明 ， 该仿真模 型比典型 的工况方法更全面地反映 了工作装置的运动状况和部件的强度状况 ， 提高了
计算精度 和效率 ， 可以为挖掘机结构设计优化提供较为可信 的参考 。 关键词 ：液压挖掘机 ；工作装置 ；刚一 柔耦合 ；动态强度
中图 分 类 号 ： Ｔ Ｈ１ ２ ２ ； Ｔ Ｕ ６ ２ １ 文 献标 志码 ： Ａ 文章 编 号 ： １ ０ ０ １ — ４ ５ ５ １ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ８ — ０ ９ ２ ４ — ０ ５
ｓ ｔ ｒ ｅ ｎ ｇ ｔ ｈ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｐ ａ ｒ ｔ ， ａ ｉ ｒ ｇ ｉ ｄ — ｌ ｆ ｅ ｘ ｉ ｂ ｌ ｅ ， ｍｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｉ ｓ ｍ— ｈ ｙ ｄ ｒ ａ ｕ ｌ ｉ ｃ ｓ ｃ ｏ ｕ ｐ ｌ ｉ ｎ ｇ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｓ ｉ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｍｏ ｄ ｅ ｌ ｗａ ｓ ｂ ｕ ｉ ｈ ｂ ｙ ＭＳ Ｃ ． ＡＤＡＭＳ ｓ ｏ ｆ ｔ ｗ ａ ｒ ｅ ． Ｔ ｈ ｅ ａ ｒ ｎ ｌ ａ ｎ ｄ ｂ ｏ ｏ ｍ ｗｅ ｒ ｅ ａ ｓ ｓ ｕ ｍｅ ｄ ｔ ｏ ｂ ｅ ｌｅ ｆ ｘ ｉ ｂ ｌ ｅ ｐ ａ ｒ ｔ ｓ ， Ｔ ｈ ｅ ｍｏ ｄ ａ ｌ ｎ ｅ ｕ ｔ ｒ ａ ｌ ｉ ｆ ｌ ｅ ｓ ｗ ｅ ｒ ｅ ｂ ｕ ｉ ｈ ｂ ｙ ＡＮＳ ＹＳ， ｗｈ ｉ ｌ ｅ ｏ ｔ ｈ ｅ ｒ ｓ ｗｅ ｒ ｅ ｔ ｒ ｅ ａ ｔ ｅ ｄ ａ ｓ ｉ ｒ ｇ ｉ ｄ ． Ｓ ｉ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ
液压挖掘机工作装置的建模与仿真分析
。
纵观我国液压挖掘机 30 余年的发展历史，大致可以分成以下几个阶段： (1)开发阶段(1967 年—1977 年)。以测绘仿制为主的开发，通过多年坚持不懈的努力，克服一个一 个的困难， 有少量几种规格的液压挖掘机终于获得初步成功， 为我国挖掘机行业的形成和发展迈出了重 要的一步。 (2)液压挖掘机发展、提高并全面替代机械挖掘机阶段(1978~1986 年)。这个阶段通过各主机生产厂 引进技术(主要是德国挖掘机制造技术)的消化、吸收和移植，使我国液压挖掘机产品的性能指标全面提 高到国际 70 年代末 80 年代初期的水平。全国液压挖掘机平均年产量达到 1230 台。 (3)液压挖掘机生产企业数量增加，新加入挖掘机行业的国有大、中型企业以技贸结合，合作生产 方式联合引进日本挖掘机制造技术(1987 年～1993 年)。由于国内对挖掘机需求量的不断提高，新加入 挖掘机行业的企业通过开发和引进挖掘机制造技术， 其产品批量或小批量的投放国内市场或出口， 打破 了多年来主要由六大家挖掘机生产企业垄断国内挖掘机市场的局面， 引进了有益于提高产品质量、 性能 和产量的良性竞争。这个期间国内液压挖掘机的年均产量提高到 2000 余台。 (4)国内液压挖掘机供需矛盾日益扩大，广大用户为了提高施工质量和按期完成施工任务，对使用 高质量、高水平、高效率挖掘机的兴趣日趋浓厚。国外各著名挖掘机制造厂商纷纷前来中国创办合资、 独资挖掘机生产企业。从 1994 年开始，特别到 1995 年在我国挖掘机行业掀起了一股不小的合资浪潮. 其中美国卡特彼勒公司率先在徐州金山桥开发区建立了生产液压挖掘机的合资企业， 随后日本小松制作 所、日立建机株式会社、神户制钢所、韩国大宇重工业、现代重工业以及德国利勃海尔公司等都相继在 中国建立了合资、独资挖掘机生产企业，生产具有世界先进水平的多种型号和规格的液压挖掘机[7]。
正铲挖掘机液压系统建模仿真分析
156建筑机械设计计算DESIGN & CALCULATION正铲挖掘机液压系统建模仿真分析高 旭（中煤科工集团上海有限公司，上海 200030）［摘要］为了评估正铲挖掘机液压系统的性能，分析了液压泵的P -Q 曲线，建立了液压泵P -Q 数学表达式，根据液压阀开口槽的计算公式得出了液压阀开口面积曲线，通过流场仿真计算液压阀的压力损失及流量系数，修正液压阀的开口面积输入到液压系统仿真模型中，仿真得出了挖掘机水平推压位移曲线图、油缸压力曲线图、动臂与斗杆铰接点受力曲线图。
这些曲线图对评估改进液压系统、工作装置应力分析提供了数值依据，大大减少了多种软件联合仿真的时间。
此文对正铲挖掘机液压系统仿真分析具有一定的参考价值。
［关键词］挖掘机；液压系统；液压阀；AMESim［中图分类号］TU621 ［文献标识码］B ［文章编号］1001-554X （2023）10-0156-04Modeling and simulation analysis of hydraulic system for front shovel excavator GAO Xu大型挖掘机液压系统执行机构主要由液压油缸驱动的工作装置与液压马达驱动的回转机构、行走机构组成。
其中工作装置有多种方案，如以HITACHI 机型为代表的增设辅助液压缸机构、以TEREX 机型为代表的TRI —POWER 机构等。
上述机构方案虽都有成熟的应用，但出于国外制造商技术保密的原因，对其详细特性的分析研究文献鲜有介绍［1］。
在现代液压挖掘机研发系统中，工程技术人员借助专业仿真软件对其进行建模，模拟液压系统在现实环境下的运动学和动力学特性，并根据仿真结果进行优化，确定相关参数，缩短产品开发周期，提高工作效率及产品质量。
因此，有必要研究工作液压缸的流量压力变化与铲斗运动位移关系及其各铰接点受力，以降低因速度不均而产生的冲击振动，提高主机的作业效率和零部件的可 靠性［2］。
大型矿用正铲液压挖掘机水平推压特性联合仿真
大型矿用正铲液压挖掘机水平推压特性联合仿真朱小晶;权龙;王新中;吕晓林;李光【摘要】The method of electro-hydraulic proportional controlling means matched by pump valve compound flow rate was proposed to achieve flat-pushing while designing the national largest face-shovel hydraulic excavator with the bucket capacity of 15 m and machine weigh of 260 t. The ratio of hydraulic cylinders' flow rate was ascertained by computer coordinate control during the flat-pushing process, the co-simulation research of dynamics of mechanical systems and hydraulic system in developing mining excavators' flat-pushing process was carried out by using the software of ADAMS and AMESim. The displacement, velocity and pressure of arm mining process in various hydraulic cylinder on the small excavator were validated by the experiment. It is confirmed that co-simulation research methods can accurately simulate the practical working environment of excavator.%在设计目前国内最大(斗容量为15 m3,质量260 t)的正铲挖掘机中,提出采用泵阀复合流量匹配的电液比例控制方法实现水平推压.通过计算机协调的比值关系确定平推中供给各液压缸的流量,采用ADAMS和AMESim软件,对设计的矿用挖掘机水平推压过程进行机械系统动力学与液压系统的联合仿真研究.在小型挖掘机上对斗杆挖掘过程各个液压缸的位移、速度和压力进行测试试验验证,结果表明联合仿真研究能够较准确地模拟挖掘机的真实工作环境.【期刊名称】《农业机械学报》【年(卷),期】2011(042)005【总页数】5页(P30-34)【关键词】正铲挖掘机;水平推压;特性;联合仿真【作者】朱小晶;权龙;王新中;吕晓林;李光【作者单位】太原理工大学机械电子工程研究所,太原030024;太原理工大学机械电子工程研究所,太原030024;太原重工股份有限公司技术中心,太原030024;太原重工股份有限公司技术中心,太原030024;太原重工股份有限公司技术中心,太原030024【正文语种】中文【中图分类】TH137.9;TD422.2引言目前国内斗容量大于 12m3的大吨位液压挖掘机装备还处于空白,所用机型完全依赖进口[1]。
液压挖掘机工作装置的动力学仿真
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Ｖｏ Ｌ ２ ７ ＮＯ ． ３
Ｓ ｅ ｐｔ ．２ （ １ １ ３
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Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ：Ａ ｔ ｈｒ ｅ ｅ － ｄ ｉ ｍｅ ｎ ｓ ｉ ｏ ｎ ａ ｌ ｍｏ ｄ ｅ ｌ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｅ ｘ ｃ ａ ｖ ａ ｔ ｏ ｒ ｗｏ ｒ ｋｉ ｎ ｇ ｄ ｅ ｖ ｉ ｃ ｅ ｗａ ｓ ｅ ｓ ｔ ａ ｂ ｌ ｉ ｓ ｈ ｅ ｄ ｉ ｎ Ｃａ ｔ ｉ ａ， ａ ｎ ｄ ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ
液压挖掘机工作装置的动力学分析及仿真
26
机械传动
2 l2 H + l2 H] - L 3 2 l HlH] ［ T］ ［ ［ T2］ : Tl］ 等效力矩阵为
2005 年
等效有限元方法， 表示单元节点号与系统节点号之间 为 关系的关联阵 ［ Nm ］
x3 :
［ F ］:［ Ml F cos "3
0
0
T 0］
M2
0
0
M3
F sin "
8
曲秀全 . 单自由度平面连杆机构等效转动惯量的计算公式 . 哈尔滨 工业大学学报，2004 . 5 610 ~ 612
图4
动臂的仿真曲线
9 车仁炜 . 一种自动仓储货运车工作装置的设计及动力分析 . 大连铁 道学院学报，2004 . 2 . 9 ~ 12 10 王国强， 张进平 . 虚拟样机技术及其在 ADAMS 上的实践 . 西安： 西 北工业大学出版社， 2002 收稿日期： 20041205 资助项目： 黑龙江省自然科学基金资助项目 （F01 - 23） 哈尔滨工业大学跨学科交叉基金资助项目 （HTT. MD 2000 . 17） 作者简介： 车仁炜 （1964 - ） ， 女， 黑龙江哈尔滨人， 博士研究生
［6， 7］ 本文采用等效元素法 对液压挖掘机工作装置
A l lI ! （! 2 2 （1）
进行动力分析， 并在 ADAMS 上进行动力学仿真， 改动 了模型后可以直接在仿真中把改动体现出来； 调整了 某设计参数或某关节的运动规律后无需改动程序就可 以直接进行运动学与动力学的重新计算。
（2）
1
!.!
动力学建模
等效原则 等效元素法的基本思想是把有限元方法与等效的
式中
— —系统等效质量阵， 它由单元质量阵和表 M— 示系统可能位移与单元节点坐标之间关 系的关联阵 ［ Nm ］ 所决定。 — —雅可比阵， 它建立了广义坐标和为推导 T— 和建立有限元模型的方便而设定的系统 "Ri 。 运动自由度之间的关系 ［ T］ = "gS — —广义坐标阵 g—
地下铲运机工作装置动态仿真与满意优化研究的开题报告
地下铲运机工作装置动态仿真与满意优化研究的开题报告一、研究背景及目的地下铲运机是一种用于采矿与运输地下矿物的重型机械设备。
工作装置是影响铲运机工作效率和性能的重要因素，因此动态仿真与满意优化研究在实际生产中具有重要的应用价值。
本文旨在研究地下铲运机工作装置的动态仿真与满意优化方法，并通过仿真实验与优化算法的实现使该机械设备的工作效率和性能得到有效提升，为地下矿山的生产提供良好的技术支持。
二、研究内容及方法本文主要研究内容包括以下方面：1. 地下铲运机工作装置动态仿真模型的建立：根据实际工况与设备结构，建立地下铲运机工作装置动态仿真模型，模拟铲运机在采矿过程中的工作状态。
2. 工作装置满意度评价指标的确定：根据地下铲运机的采矿工作特点，选取合适的指标以评价工作装置的满意度，包括采矿效率、能耗、安全性等方面。
3. 工作装置优化算法的设计：基于粒子群算法与遗传算法等优化算法，对地下铲运机工作装置的工作状态和参数进行优化求解，提升工作效率、降低能耗等。
4. 模拟实验与结果分析：通过动态仿真实验，验证优化算法的有效性，并通过实验数据分析与评价铲运机工作的效率和性能。
本文的研究方法主要包括：文献调研、数据采集、动态仿真建模、算法设计与实现、实验验证等。
三、预期成果及意义通过本文的研究，预期可以实现以下成果：1. 建立地下铲运机工作装置动态仿真模型，模拟铲运机在采矿过程中的工作状态。
2. 确定合适的工作装置满意度评价指标，提高评价工作装置的科学性与准确性。
3. 设计优化算法并实现，为铲运机工作装置提供更优的工作状态和参数设置方案，满足不同采矿场景下的需求。
4. 通过实验验证算法的有效性，提升地下铲运机的工作效率、降低能耗、提高工作安全性，具有较好的应用价值和社会效益。
本文的研究具有推动地下矿山采矿技术发展的作用，为提高国内地下矿山的生产效率和运营质量提供技术支持。
同时，本文的研究方法和思路还可以为动态仿真与工程优化领域的相关研究提供新的参考与借鉴。
基于ADAMS的液压挖掘机铲斗机构优化
基于ADAMS的液压挖掘机铲斗机构优化液压挖掘机铲斗机构是挖掘机的重要组成部分，其性能直接影响挖掘机的作业效率和稳定性。
为了优化液压挖掘机铲斗机构的性能，可以基于ADAMS进行建模和优化。
首先，可以使用ADAMS对液压挖掘机铲斗机构进行三维建模。
ADAMS 具有强大的建模能力，能够准确地描述物体的运动学和动力学特性。
通过建模，可以获得液压挖掘机铲斗机构的运动学和动力学参数，包括关节的位置、速度、加速度等。
这些参数对于优化设计是非常重要的。
其次，可以利用ADAMS进行动力学分析。
通过对液压挖掘机铲斗机构的动力学分析，可以确定其在工作过程中的受力情况和更好地理解其工作原理。
动力学分析可以揭示铲斗在不同工况下的受力特点，帮助我们理解其结构强度和稳定性，并为优化设计提供依据。
然后，可以使用ADAMS进行逆向优化。
通过将液压挖掘机铲斗机构的性能指标设为目标函数，将设计变量（如关节长度、连接方式等）设为待优化的参数，利用ADAMS的优化算法进行和调整，以找到使目标函数最小化的最佳设计方案。
通过逆向优化，可以根据实际需求来优化液压挖掘机铲斗机构的设计，提高其工作效率和稳定性。
最后，可以利用ADAMS进行静态和动态仿真。
通过仿真，可以验证优化后的液压挖掘机铲斗机构的性能是否满足设计要求，并对其工作过程进行评估和预测。
静态仿真可以检验铲斗机构的稳定性和载荷承受能力，而动态仿真可以模拟实际工作环境下的挖掘机作业过程，进一步验证其性能和可靠性。
综上所述，基于ADAMS的液压挖掘机铲斗机构优化可以通过建模、动力学分析、逆向优化和仿真等步骤进行。
通过这一过程，可以得到性能更优的液压挖掘机铲斗机构设计，提高挖掘机的作业效率和稳定性。
基于ADAMS的装载机工作装置机构优化仿真
４ ２确定 １ 变量。根据优化 目 标确定优化设
计 变 量 ， 用 Ａ ＡＭＳ 计 点 参 数 化 功 能将 Ｇ（ 利 Ｄ 设 Ｇ ｑ、（Ｆ） Ｅ ＢＢ ） （ｑ、 Ｄ、 （Ａ、 Ｈ Ｆ ｒ、 、（Ｂ、 Ｃ Ｄ ） Ａ ） Ｅ（ Ｃ Ａ Ｈ（ 和 Ｍ（ 点在工况 Ｉ ＭＭ） 时的 ｘ Ｙ坐标值等 ｌ Ｉｌ
纪 玉 新
基于 Ａ Ａ Ｄ ＭＳ的装载机工作装置机构优化仿真
（ 福建华橡 自控技术股份 有限公 司， 建 三明 ３５ ０ ） 福 ６ ５ ０
摘 要： 应用 Ａ Ａ ／ ｅ Ｄ ＭＳＶｉ ｗ模块提供的 Ｏ Ｔ Ｅ — Ｑ Ｐ Ｄ Ｓ Ｓ Ｐ优化算法 ， 对装载机 工作装置仿真优化 ， 到优化后的模型。 化后铲斗 的平移性大为改 得 优 善， 举升过程 中铲斗的收斗角由原来的 １．。 ６２ 降为 ６ 。自动放平性更好、 ．， ７ 卸载性也 大大改 变， 优化效果明显。 关键 词 ： Ｄ Ａ ＡＭＳ 装 载 机 ； 化仿 真 ； 优 １ 概述 ＡＡ Ｄ ＭＳ系列产 品的核心模块 之一。 表 １虚拟样机 中各传动角约束 优化 设计 （ ｔ ｌｄｓ ｎ 在 现 代计 算 机广 ｏ ｉ ｅｉ ） ｐ ｍａ ｇ是 ４工作装置的仿真优化 泛应用的基础上发展起来的—项新技术 ， 是根据最 ４ｌ 确定 目标 函数 。 目标 函数 是用来 使‘ 计” 设 优化原理和方法综合各方面的因素， 以人机配合方 优 化的函数， 是设 计所追求 目标 的函数 表 达式 。对 式 或“ 自动探 索” 方式 Ｉ 机械 设 计与 数学 规划 理 装载 机工作装 置进 行优化 时 ， 函数 的选择 有多 ｌ ｌ ， 把 目标 论及方法相结合 ， 借助电子计算机 ， 寻求最优设计 种方案， 文中选用在动臂举升过程中铲斗的平移性 方案和最佳设计参数。 化问题的类型按有无约束 最好作为目标函数 ，即在转斗油缸闭锁， 吡 动臂 由工 可分为有约束和无约束两大类。 在优化设计 问题的 况 Ⅱ 上升到工况Ⅲ的过程中根据优化目标： 寻求铲 数学模型式（… ３若 Ｉ ｖ ０， 。 ２ ３ ） １ ＝ 既无约束条件存 斗举升平动的最优方案。下面两种形式都可当作目 ， ＝ 在， 称这类问题为无约束优化没计问题 ， 否则称这 标 函数 Ｆ ， 即 类问题为有约束优ｔ 崮 十 匕 问题。 优化问题的类型按 （） ｍ ｎ ｌ＝ － ， ｘ ＝ ＿ ｑ一 ， ｌ， ｋ ｍ ｉ ２一 ｌ 目 函 、 标 数 约束函数的性质 ， 可以分为线性优化问 乳 （ ＝ ｆ （ —ｎ ） Ｊ ｘ） ’ ｎ 题 和非线 问题 。所 谓线 陛优化 问题 ， 就是 在 数学模型式０ ２ ３ ３ ｖ ） ． 、 均为设计变 — ～—） ｅ 、 ｈ 中， ｘ ｇ ） 式 中 ． 铲 斗从工 况 Ⅱ 升 到工 况 Ⅲ的过 广 举 量的线性函数； 否则，若其中有任— 为非线陛函 程中， 个瞬间位置的铲斗对地位置角。 ｋ 利用最，二 Ｊ ＼ 数时， 就称为非线性优化问题。若—个优化设计问 乘法原理来建立优化目标函数， 即用举升过程中铲 题既是有约束的， 又是非线 陛 ， 的 则称为非线性约 斗与水平面夹角的绝对值以及运输工况时铲斗与 束优化问题目 。 工程优化没计问题绝大多属于非线 水平面的收斗角之差的平方和的最小平均值作为 优化问题， 装载机工作装置就属于此类。 优化 目标 函数 ，利用主菜单 Ｂ ＩＤ中的 ＭＥ — ＵＬ Ａ ２ 用优化方法求解装载机工作装置优化设计 Ｓ ＲＥ选项 ， Ｕ 建立测量 Ｆ Ｃ Ｉ Ｎ ＭＥ 一 １测量 ｛ ＵＮ Ｔ Ｏ — Ａ ２ ， 。∞ ） 一 问题的—般步 骤 ： 的表 达 式 为 ： （ｍ 一 ３ ｑ （Ｂ Ａ ＡＲ — Ｉ ｔ ｅ７： Ｆ ｉ Ａ Ｓ ｆＺ Ｋ 景一 。 ２ 根据装载机工作装置的谢 — １ ｒ 要求，应用相 ＥＲ ４ ２ 一４ 妒 ＇． １ ＳＧＮ１ １． ｉｅ＊ ３ ） ０ ２ ０ （ Ｉ （ ９一ｔ ） ） ５ ＋ ，１ ｍ） 关专业的基啦哩论与 技术规范， 建立起工作装 （Ｂ ｚ Ａ Ｋ Ｒ ４ ２ 一 ０ ）， 后 确定 优 Ａ ｓ Ｒ Ｅ ＿ ３ ） ４妒 ２ 最 ） 图 ２ 优 化 后 转 斗 在 工 作 过程 中 的转 角 （ 斗 铲 置各种参数之间的相互关系， 并进行工作装置的运 化设计的 目标 函数为测量 Ｆ Ｎ ＴＯ — Ａ ２ Ｕ Ｃ Ｉ Ｎ ＭＥ 一 １ 斗 底 与 水 平 面 夹 角） 变化 曲 线 图 （ｏ ） ＦＦ 一 ３ ， Ｂ （Ｚ Ａ Ｋ Ｒ ４ ２－ ０） ｇａ ： （ｉ ７ ．（ Ｓ Ｒ Ｅ ＿ ３）４ ｄ １ Ｉ ｍｅ ０ Ａ Ａ ） 动学和动力学分析。 ｍｏｄｅｌ ｚ ５ Ｉ０ ２ ２在工作装置运动学与动力学分析的基础 ， Ｉ Ｉ Ｎ １ ｔ ） Ａ Ｓ ＡＺ ２ ５ （ ＳＧ （ 一ｉ ） （Ｂ （ ＡＲ — Ｏ ＋ ３ ｍｅ＊ Ｋ 上， 按照实际 要， 建立工作装置优化设计的 ＥＲ ４ ２ 一 ０ ） ２ 其 中 Ａ Ａ Ｋ Ｒ ４ ￣是举 ３） ４ｄ ， ） 木 ｚ Ｒ Ｅ ＿３ 数学模型 ， 包括优化设计变量、 目标函数和约束条 升过程中铲斗底部与水平面夹角的瞬时值， 也是利 ＵＬ Ａ ＵＲ 件， 并依据优化设计数学模型的特点， 选择优化算 用主菜单 Ｂ ＩＤ中的 ＭＥ Ｓ Ｅ选项建立的测
大型正铲液压挖掘机工作装置虚拟样机研究
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专 究
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大 型 正铲 液 压 挖 掘 机 工 作 装 置 虚 拟样 机研 究
白玉 琳 ，陈
（ 重庆 大学
进 ，李世 六 ，侯
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大型 正铲液压 挖掘机 的工作装置是 由回转 机 构 、 动 臂 、斗杆 、铲 斗等 多个构件组 成 பைடு நூலகம்串联开链 机 构 ， 具有 构造 简单 、操作 方 便 、运动 灵 活 等优 点 ，得 到
越来 越广泛 的应 用 。大型 正铲 液 压挖 掘 机过 去 基 本
采用 Ｐ Ｏ Ｅ软件对 正铲 液压挖掘 机组成零件进 行三 Ｒ ／ 维建模 ，然后 以底盘 为基础进行 虚拟样 机模 型装配 。 正铲液压挖 掘机三维装 配及运动仿 真模 型见 图 １ 。
经过样机模型校核 ，机构的 自由度为 ５ ，没有冗余 约束 ，样机正确 。建立 的虚拟样机模 型和样 机检 验结 果如 图 １ 所示 ［ 。 ２ ］
［ 收稿 日期］２ ０ —０ ０ ８ ３—２ １ ［ 通讯 地 址］ 白玉 琳 ，重 庆 大 学 机 械 传 动 国家 重 点 实验
室 ５１ ２
１ 虚 拟 样 机模 型 的 建 立 与仿 真
１ １ 正铲 挖掘 机虚 拟样 机模 型 的建 立 ．
正铲 液 压 挖 掘 机 是 由 回转 机 构 、动 臂 、斗 杆 、 铲斗 、动 臂油缸 、斗 杆油缸 、铲 斗 油缸 、开斗油 缸 、 底盘等 构 件组 成 。以 Ｃ Ｖ ０正铲 液 压 挖 掘 机 为 例 ， ＥＳ
１ ２ 模 型转 化 ．
正铲液压挖掘机工作装置构型综合与优化设计
正铲液压挖掘机工作装置构型综合与优化设计正铲液压挖掘机是一种广泛应用于工程施工和矿山开采中的重型机械设备。
它主要由工作装置、驱动装置和控制装置组成。
工作装置是挖掘机的核心部件，对挖掘机的性能和效率有着重要影响。
工作装置由起降臂、铲斗和斗杆等部件组成。
其结构设计直接影响挖掘机的工作性能、稳定性和精度。
因此，对于正铲液压挖掘机工作装置的构型综合与优化设计具有重要的研究意义。
目前，正铲液压挖掘机工作装置的构型设计主要遵循以下原则：一是结构简单、紧凑，以提高挖掘机的工作效率；二是工作装置的刚度要足够高，以确保挖掘机在工作时的稳定性；三是铲斗的容积要足够大，以提高挖掘机的装载能力。
为了实现正铲液压挖掘机工作装置的优化设计，工程师们采用了多种方法。
首先，他们运用计算机辅助设计软件，通过建立三维模型和进行数值模拟，对不同构型进行仿真分析，以找出最优的设计方案。
其次，他们进行了大量的实地试验，通过对挖掘机在实际工作中的表现进行观察和测量，不断改进设计方案。
最后，他们还参考了现有的正铲液压挖掘机工作装置的设计经验，吸取其优点，并加以改进。
在正铲液压挖掘机工作装置构型综合与优化设计中，还需要考虑一些重要的因素。
首先是挖掘机的工作环境。
挖掘机主要应用于土方工程和矿山开采等领域，其工作环境十分恶劣，包括高温、低温、潮湿、粉尘等。
因此，在工作装置的设计中需要考虑抗腐蚀、防尘和防水等措施。
其次是挖掘机的工作负荷。
挖掘机在工作时需要承受巨大的力和冲击。
工作装置的结构必须具有足够的强度和刚度，以保证其在工作时的稳定性和可靠性。
另外，挖掘机的作业效率也是需要考虑的因素。
设计者需要根据挖掘机的作业要求和材料特性，合理确定起降臂的长度和角度，以及铲斗的形状和容积，以提高挖掘机的作业效率。
通过对正铲液压挖掘机工作装置的构型综合与优化设计的研究，可以提高挖掘机的工作效率、稳定性和精度。
在未来的研究中，可以进一步探索新的设计思路和方法，以提高挖掘机的性能和适应性，满足不同工作条件下的需求。
液压挖掘机工作装置的动态强度仿真分析
液压挖掘机工作装置的动态强度仿真分析陈露丰;宁晓斌【摘要】Aiming at the problem of the movement process of hydraulic excavator working mechanism and to calculate the load and strength of the part,a rigid-flexible,mechanism-hydraulics coupling system simulation model was built by MSC.ADAMS software.The arm and boom were assumed to be flexible parts,The modal neutral files were built by ANSYS,while others were treated as rigid.Simulation of hydraulics dynamics behavior was done using ADAMS/Hydraulics.Analysis of the maximal theoretical digging force was done,census of this digging force was carried out.A digging and lifting process of hydraulic excavator with load and constraint were simulated.The research results indicate that this simulation model reports the whole movement processes of the working mechanism and the strong status of the flexible part successfully,which provides a reliable reference for hydraulic excavator design.%针对在大型正铲液压挖掘机工作过程中工作装置的运动以及零件的应力分布问题,在多体动力学软件MSC.ADAMS中建立了刚-柔、机-液耦合的虚拟样机,其中动臂、斗杆是柔性体,其模态中性文件在ANSYS中生成,其余为刚性体,液压系统在ADAMS/Hydraulics中建立;对整机理论最大挖掘力开展了分析,进行了最大挖掘力普查,得到了工作装置在不同位置产生的最大挖掘力;在ADAMS中对其进行了运动学及动力学仿真,分析了其在相应约束以及负载状态下以最大挖掘力挖掘和以一定效率挖掘,举升工况时部件的应力应变.研究结果表明,该仿真模型比典型的工况方法更全面地反映了工作装置的运动状况和部件的强度状况,提高了计算精度和效率,可以为挖掘机结构设计优化提供较为可信的参考.【期刊名称】《机电工程》【年(卷),期】2013(030)008【总页数】5页(P924-928)【关键词】液压挖掘机;工作装置;刚-柔耦合;动态强度【作者】陈露丰;宁晓斌【作者单位】浙江工业大学车辆工程研究所,浙江杭州310014;浙江工业大学车辆工程研究所,浙江杭州310014【正文语种】中文【中图分类】TH122;TU6210 引言液压挖掘机工作装置是完成液压挖掘机各项功能的主要构件，是直接参与工作的部分，承受的载荷巨大且变化频繁，其结构的合理性直接影响到液压挖掘机的工作性能和可靠性。
液压挖掘机工作装置运动仿真研究
回转角度 / (° )
360
液压系统最大流量/（L/min）
490
图2 挖掘机ADAMS虚拟样机模型图
采用 MSC 公司开发的无缝连接方式的接口模块， 将 CR EO3.0 软件中建立的挖掘机工作装置装配模型 导入动力学仿真软件 A DA MS 中 [4]。由于不研究行走 机构，因此必须将平台作为一个构件导入 A DA MS 中。 在 CR EO3.0 软件中建模时，要注意单位和密度的设定 与 A DA MS 保持一致，否则在导入时会出现错误。在 模型中添加约束条件，如旋转副、移动副、圆柱副等， 建立起挖掘机工作装置虚拟样机模型。如图 2 所示。
W1， 法向 挖 掘 力 W2）， 另一种 是 挖 掘 物 料而 带 来 的 重 力 W3。 挖 掘 机 工作时不但可以使用斗杆挖 掘也可 以使 用铲斗 挖 掘， 通常 情况下， 铲斗 挖 掘时 的 挖 掘 阻 力要稍 大于斗杆 挖 掘 所产生的阻 力。 因而本文 主 要 对 铲斗 挖 掘阻 力 进 行 仿真分 析， 切屑阻 力与 切屑深
优化设计来提供参考依据。
图1 反铲液压挖掘机三维装配模型图
1 虚拟样机的建立
反铲 液 压 挖 掘 机 工作装 置 主 要 是由铲斗、 铲斗 液
压 缸、 斗杆、 斗杆液 压 缸、 动臂、 动臂 液 压 缸、 回转 机构等构件组成 [3]。根据实验室已有的 SY235 型反铲 液压挖掘机，其主要的技术参数如表 1 所示。
且挖 掘力是 挖 掘机 主要的性能参 数， 其大小 与各 铰 点的位 置 和液 压 缸的 推 力有关 [5]。 挖 掘 机 在 挖 掘的 过 程中所受的外载 荷 通常分成两 种 ：一种 是 挖 掘过
h
图3 挖掘力分析图
程中 挖 掘 土壤 而 产生的阻 力（ 其中包 括 切向 挖 掘 力
《大型液压挖掘机工作装置的联合仿真及静动态特性研究》范文
《大型液压挖掘机工作装置的联合仿真及静动态特性研究》篇一一、引言随着现代工业技术的不断发展，大型液压挖掘机作为重要的工程机械之一，其工作装置的性能和效率成为了研究的重要方向。
为了更深入地理解其工作特性和提高工作效率，本文将对大型液压挖掘机工作装置进行联合仿真及静动态特性研究。
本文旨在通过理论分析和仿真实验相结合的方法，探讨其工作过程中的力学特性、动态响应及静态稳定性，为实际工程应用提供理论依据和技术支持。
二、大型液压挖掘机工作装置概述大型液压挖掘机工作装置主要由动臂、斗杆、铲斗等部分组成，通过液压系统驱动，实现挖掘、装载等作业。
其工作性能的优劣直接影响到工程进度和效率。
因此，对其工作装置的静动态特性进行研究具有重要的实际意义。
三、联合仿真方法及模型建立本文采用联合仿真的方法，将理论分析与实际实验相结合，对大型液压挖掘机工作装置进行深入研究。
首先，建立工作装置的数学模型，包括动力学模型、液压系统模型等。
然后，利用仿真软件对模型进行仿真分析，得出工作装置在不同工况下的力学特性和动态响应。
最后，将仿真结果与实际实验数据进行对比，验证模型的准确性。
四、静动态特性研究1. 静态特性研究：在静态工况下，通过仿真和实验研究工作装置的稳定性、刚度和强度等性能指标。
分析不同结构参数和工作条件对静态特性的影响，为优化设计提供依据。
2. 动态特性研究：在动态工况下，研究工作装置的动态响应、振动特性和能量传递等。
通过仿真和实验，分析不同工况下工作装置的动态性能，为提高工作效率和减少能耗提供参考。
五、结果与分析1. 仿真结果：通过联合仿真，得出大型液压挖掘机工作装置在不同工况下的力学特性和动态响应。
仿真结果表明，工作装置在挖掘、装载等作业过程中，受力情况复杂，需要综合考虑多种因素。
2. 实验结果：将仿真结果与实际实验数据进行对比，验证了模型的准确性。
同时，通过实验观察了工作装置在实际工作中的静动态特性，为优化设计和提高工作效率提供了依据。
超大型矿用挖掘机液压系统的优化设计与分析
超大型矿用挖掘机液压系统的优化设计与分析摘要：随着矿产资源的开发需求不断增加，超大型矿用挖掘机的应用逐渐广泛。
液压系统作为挖掘机的核心部分，其性能直接影响到挖掘机的工作效率和使用寿命。
本文针对超大型矿用挖掘机液压系统进行了优化设计与分析，探讨了系统设计原则、关键参数选择以及仿真分析方法，以期为实际工程应用提供参考。
关键词：超大型挖掘机；液压系统；优化设计；仿真分析1. 液压系统设计原则与关键参数选择1.1 设计原则超大型矿用挖掘机液压系统的设计需要遵循一些重要原则，以确保系统具有良好的性能和可靠性。
首先，设计需考虑挖掘机在工作过程中所需的力和速度，以满足挖掘不同类型土壤和岩石的需求。
其次，设计应充分考虑系统的安全性和稳定性，包括防止液压元件过载、泄漏等问题，并确保系统能够适应恶劣的工作环境。
此外，设计时还应注重系统的节能性能，通过合理配置以及优化流体动力学特性来降低能耗。
最后，设计需考虑整个挖掘机的维护和维修便捷性，以减少停机时间并提高生产效率。
1.2 关键参数选择超大型矿用挖掘机液压系统的关键参数选择对系统的性能影响巨大。
其中，液压泵和液压缸是两个重要的部件。
液压泵的选择应基于挖掘机所需的流量和压力范围，同时要考虑泵的效率和寿命等因素。
液压缸的选择取决于工作装置的负载需求和工作速度，液压缸的尺寸、材料以及密封件的选用都需要考虑到系统的可靠性和耐久性。
此外，还需要合理选择液控阀、马达、冷却器等配件，并根据挖掘机的具体要求进行优化。
在参数选择过程中，还需要注意液压系统的整体布局和结构设计。
合理布局可以最大限度地减少管道长度和压力损失，提高系统的响应速度和效率。
2. 液压系统优化设计方案2.1 工作装置液压系统优化设计工作装置液压系统是超大型矿用挖掘机的核心部分，直接影响挖掘机的工作效率和性能。
为了优化设计该系统，需要考虑以下几个方面。
首先，根据挖掘机的工作需求，确定合适的流量和压力范围，并选择高效的液压泵和液压缸。
《大型液压挖掘机工作装置的联合仿真及静动态特性研究》
《大型液压挖掘机工作装置的联合仿真及静动态特性研究》一、引言随着工程机械的快速发展，大型液压挖掘机已成为许多领域中的关键施工设备。
本文着重对大型液压挖掘机工作装置的联合仿真及静动态特性进行研究，以进一步理解其工作性能与机械结构。
该研究对于提升设备的操作效率、提高生产效率、降低能耗和确保作业安全等方面具有深远的意义。
二、大型液压挖掘机工作装置概述大型液压挖掘机的工作装置主要包括动臂、斗杆、铲斗等主要部分，通过液压系统驱动，实现挖掘、装载等作业功能。
其工作性能的优劣直接影响到整个机械的运行效率和作业质量。
三、联合仿真研究为了更深入地理解大型液压挖掘机工作装置的工作原理和性能，我们采用了联合仿真的方法。
联合仿真是指将多种仿真技术结合在一起，模拟机械在实际工作环境中的运行情况。
1. 仿真模型建立：首先，我们根据实际机械结构和工作原理，建立了大型液压挖掘机工作装置的仿真模型。
模型包括了动臂、斗杆、铲斗等主要部分，以及液压系统、控制系统等重要部分。
2. 仿真环境设置：为了更好地模拟实际工作环境，我们设置了多种不同的工作场景和工况，包括土质、湿度、坡度等影响因素。
3. 联合仿真：在建立了仿真模型和设置了仿真环境后，我们进行了联合仿真。
通过模拟机械在实际工作环境中的运行情况，我们可以观察到机械的动态性能和静态性能，以及各部分之间的相互作用和影响。
四、静动态特性研究通过联合仿真，我们得到了大型液压挖掘机工作装置的静动态特性数据。
静动态特性是指机械在静态和动态条件下的性能表现。
1. 静态特性研究：在静态条件下，我们研究了动臂、斗杆、铲斗等主要部分的受力情况和变形情况。
通过分析这些数据，我们可以了解机械在静态条件下的稳定性和承载能力。
2. 动态特性研究：在动态条件下，我们研究了机械的响应速度、振动情况、以及各部分之间的相互作用和影响。
通过分析这些数据，我们可以了解机械的动态性能和操作效率。
五、研究结果及分析通过联合仿真和静动态特性研究，我们得到了以下结论：1. 大型液压挖掘机工作装置在静态条件下具有较好的稳定性和承载能力，但在某些极端工况下仍需加强结构强度。
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第３ ０ 卷第 ３ 期
２ ０ １ ３ 年 ３月
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摘要 ：针对大型正铲液压挖掘机工作装置工作范 围和挖掘力 的性 能优 化问题 ， 首先采用 ＡＤ Ａ ＭＳ ／ ｖ ｉ ｅ ｗ开发 了液压挖掘机工作装置 的 运动学仿真模型 ， 通过对其进行运动学仿真得 出了挖掘包络 图与工作范 围性能指标 ， 并 通过调整铰接 点位 置的优化方法对工作范 围 的性能进行 了优 化 ； 然后 利用 Ａ Ｄ Ａ ＭＳ ／ Ｈ ｙ ｄ ｒ ａ ｕ ｌ ｉ ｃ ｓ 开发 了正铲液压 挖掘机工作装置液压模 型 ， 集成于工作装置运动 学模 型 ， 从而建立 了工作装置动力学模 型， 对其进行 了挖掘力性能仿真研究 ， 通过 调整铰接点位 置的优化方法 对最大挖 掘力 进行 了优化 。研究结果表 明， 通过采用该仿真优化方法 ， 提升了工作装 置的工作 范围与挖掘力的性能 ， 筛选 出的最终优化方案 ， 将作为研发大型液压挖掘机的 设计依据 。 关键词 ：大 型正铲液压挖掘机 ；工作装置 ；优化仿真 ；Ａ Ｄ Ａ ＭＳ ／ ｖ ｉ ｅ ｗ；Ａ Ｄ Ａ ＭＳ ／ Ｈ ｙ ｄ ｒ ａ ｕ ｌ ｉ ｃ ｓ
Ｄ Ｏ Ｉ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ６ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ １ — ４ ５ ５ １ ． ２ ０ １ ３ ． ０ ３ ． ０ ２ ０
大型正铲液压挖掘机工作装置性能的优化仿真术
张 羽林 ， 宁 晓斌 ， 王 秋 成
（ 浙江 工业 大学 车辆工 程 研究 所 ，浙 江 杭 州 ３ １ ０ ０ １ ４ ）
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中 图分 类号 ： Ｔ Ｈ１ ２ ２ ； Ｔ Ｈ１ ３ ７ ． ５ １ ； Ｔ Ｕ ６ ２ １ 文献 标 志 码 ： Ａ 文章 编 号 ： １ ０ ０ １ — ４ ５ ５ １ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ３ — ０ ３ ２ ９ — ０ ４
Ｏｐ ｔ ｉ ｍｉ ｚ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｉ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ａ ｎ ｃ ｅ ｏ ｆ ｗｏ ｒ ｋ ｉ ｎ ｇ ｄ ｅ ｖ ｉ ｃ ｅ