液压挖掘机工作装置在ADAMS中的运动仿真解析

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液压支腿机械液压联合仿真分析——基于adams与amesim

20 12年 8月
农机化研究
第8 期
液压支腿机械液压联合仿真分析
一基于ADAMS与AMESi m 刘威，孟祥金，沈从举，汤智辉，贾首星，郑炫，周艳
( 新疆农垦科学院机械装备研究所，新疆石河子832000)
摘要：以机械平衡用的果园多功能移动作业平台液压支腿为研究对象．分别建立了实体模型与液压回路模
型，通过机构简化与分析构建了支腿运动方程；分析了双作用单活塞杆在液压缸内速度以及缸内液体压力的变
化规律，利用ADAMS和AMESi m软件进行了参数化设计及联合仿真，并对仿真结果进行了分析。其结果证明了
液压支腿机械液压联合仿真控制闭环模型的可行性，为液压支腿设计与优化提供了捷径，使结构设计与仿真模
竺基銎盒黧璜：目2：0丘兵团团1工1-业T1科㈣2拄-2攻2栅关芒计计划剖项项目目( f 2010GG081)
l1车牛身爿22油缸 i Ⅲ缸札筒虬3口油1缸唧I活自寒霹杆 r r
作者筒介：刘戚( 1983一) ．男．胡北天门人．助理研究员，( E—ma i l ) 4连接铺钉5支腿6．马蹄片
死区容积对液缸活塞杆移动距离的影响；
2) 机构均为焊接薄钢板，可考虑将支腿重力看成
是一恒定负载；
3) 机构各铰接处摩擦及销钉微小质量等对机构整
体运动的影响。
cos 口=韭掣在三角形OAC中，根据余弦定理有 os口：生坚÷世
…( 1)
化简得
口： a咖。立芷÷ 叫 (2)
一i I 乏黟∞’ 由式(2)及运动学关系可得埘 ==■ 可 i t ( bc +t 石 v) 万叵予 ‘ 3)
型更符合工程实际，有助于提高系统性能。

基于ADAMS的农用挖掘机工作装置的动力学仿真

基于ADAMS的农用挖掘机工作装置的动力学仿真郑东京;吕新民;秦贞沛;戚烈【摘要】为了进一步提高农用挖掘机性能,降低生产成本,以农用挖掘机工作装置为研究对象,在Pro/Engineer中建立了三维模型,将模型导入到ADAMS中建立了挖掘机工作装置的虚拟样机.对其进行了动力学仿真分析,得到了在动臂受力最大的工况下,挖掘机进行转斗挖掘时动臂上4个铰接点受力的变化规律曲线,分析结果为进行动臂的有限元分析提供了依据.【期刊名称】《农机化研究》【年(卷),期】2011(033)005【总页数】4页(P52-55)【关键词】农用挖掘机;虚拟样机;动力学仿真【作者】郑东京;吕新民;秦贞沛;戚烈【作者单位】西北农林科技大学,机械与电子工程学院,陕西,杨凌,712100;西北农林科技大学,机械与电子工程学院,陕西,杨凌,712100;西北农林科技大学,机械与电子工程学院,陕西,杨凌,712100;西北农林科技大学,机械与电子工程学院,陕西,杨凌,712100【正文语种】中文【中图分类】TP391.910 引言农用挖掘机是一种广泛使用的农田水利建设施工机械，在减轻繁重的体力劳动，保证工程质量，加快建设速度等方面起着十分重要的作用。

工作装置是挖掘机直接承受工作载荷的主要部件，由动臂机构、斗杆机构、铲斗机构3部分组成。

其结构强度直接影响到挖掘机的可靠性和工作性能。

工作装置在作业过程中经常启动、制动、换向，且外负载变化很大，工作条件恶劣，冲击和振动多，因此对工作装置提出了较高的设计要求。

但工作装置作为一个多体系统，按照传统方法进行动力学分析相当繁琐，且很难优化，采用基于ADAMS平台的虚拟样机技术为工作装置的动力学仿真分析提供了一个简洁、高效的解决方案。

本文首先在Pro/E中建立了农用挖掘机工作装置的三维模型，然后将其导入到ADAMS软件中建立工作装置的虚拟样机。

利用STEP函数驱动各油缸运动，模拟工作装置外载荷的加载、卸载过程，进行动力学仿真后，得到了动臂上4个铰接点的受力变化曲线。

adams运动仿真教学

起重机的建模和仿真，如下图所示。

1）启动ADAMS1. 运行ADAMS，选择create a new model;2. modal name 中命名为lift_mecha;3. 确认gravity 文本框中是earth normal (-global Y)，units文本框中是MKS；ok4. 选择setting——working grid，在打开的参数设置中，设置size在X和Y方向均为20 m，spacing在X和Y方向均为1m；ok5. 通过缩放按钮，使窗口显示所有栅格，单击F4打开坐标窗口。

2）建模1. 查看左下角的坐标系为XY平面2. 选择setting——icons下的new size图标单位为13. 在工具图标中，选择实体建模按钮中的box按钮4. 设置实体参3.53.数；On ground Length :12Height:4Depth:85. 鼠标点击屏幕上中心坐标处，建立基座部分6. 继续box建立Mount座架部件，设置参数：New partLength :3Height:3Depth: 3.5设置完毕，在基座右上角建立座架Mount部件7. 左键点击立体视角按钮，查看模型，座架Mount不在基座中间，调整座架到基座中间部位：①右键选择主工具箱中的position按钮图标中的move按钮②在打开的参数设置对话框中选择Vector，Distance项中输入3m，实现Mount 移至基座中间位置③设置完毕，选择座架实体，移动方向箭头按Z轴方向，Distance项中输入2.25m，完成座架的移动右键选择座架，在快捷菜单中选择rename，命名为Mount8. 选择setting—working grid 打开栅格设置对话框，在set location中，选择pick 选择Mount.cm座架质心，并选择X轴和Y轴方向，选择完毕，栅格位于座架中心选择主工具箱中的视角按钮，观察视图将spacing—working grid ，设置spacing中X和Y均为0.510. 选择圆柱实体绘图按钮，设置参数：New partLength:10mRadius:1m选择座架的中心点，点击左侧确定轴肩方向，建立轴肩，单击三维视图按钮，观察视图11. 继续圆柱工具，绘制悬臂①设置参数：New partLength: 13mRadius: 0.5m②选择Mount.cm作为创建点，方向同轴肩，建立悬臂③右键选择新建的悬臂，在快捷菜单中选择part_4——Rename，命名为boom④选择悬臂，移动方向沿X轴负向，实现悬臂的向左移动：1）右键选择工具箱中的position按钮中的move按钮2）在打开的参数对话框中，选择vector，distance中输入2m，点击悬臂，实现移动⑤右键点击实体建模按钮，在弹出的下一级菜单中选择导圆角工具，设置圆角半径为1.5m⑥左键选择座架上侧的两条边，点击右键，完成倒角12. 选择box按钮图标，创建铲斗①设置参数：New partLength : 4.5Height: 3.0Depth: 4.0②选择悬臂左侧中心点，命名为bucket，建立铲斗③右键选择position按钮下一级按钮move按钮④在打开的参数对话框中，选择vector，distance中输入2.25m，选择铲斗，移动方向沿全部坐标系X轴负方向，实现铲斗的横向移动⑤在主工具箱中，选择三维视图按钮，察看铲斗⑥继续选择move按钮，设置参数中选择vector，distance中输入2.0m，选择铲斗，移动方向沿全部坐标系 Z轴负方向，实现铲斗的纵向移动⑦移动完毕，选择主工具箱中的渲染按钮render，察看三维实体效果，再次选择render按钮，实体图则以线框显示⑧右键点击实体建模按钮，再弹出的下一级按钮中选择倒角工具，在打开的参数设置对话框中，设置倒角Width为1.5m，⑨选择铲斗下侧的两条边，完毕单击右键，完成倒角⑩右键选择实体建模工具按钮，再下一级按钮中选择Hollow按钮，在打开的参数设置对话框中设置参数Thickness为0.25m选择铲斗为挖空对象，铲斗上平面为工作平面，完毕点击右键挖空铲斗3）添加约束根据图示关系，添加链接①在主工具箱中，选择转动副，下方的参数设置对话框中，设置参数 2 bod——1 loc和pick feature②选择基座和座架，然后选择座架中心Mount.cm，旋转轴沿y轴正向，建立座架与基座的转动副③继续用转动副按钮，建立轴肩与座架间的转动副，设置参数为2 bod——1 loc 和Normal to grid，选择轴肩和座架，再选择座架中心点，建立转动副④继续用转动副按钮，建立铲斗与悬臂间的转动副，设置参数为2 bod——1 loc 和Normal to grid，选择铲斗与悬臂，再选择铲斗下侧中心点，建立转动副⑤选择主工具箱中的平动副，设置参数2 bod——1 loc和pick feature，选择悬臂与轴肩，再选择悬臂中心标记点，移动方向沿X轴正方向，建立悬臂和轴肩间的平动副⑥右键点击窗口右下角的Information 信息按钮，选择约束按钮，观察是否按要求施加约束，关闭信息窗口⑦检查完毕，选择仿真按钮，对系统进行仿真，观察系统在重力作用下的运动4）添加运动①选择主工具箱中的旋转运动按钮，右键点击座架中心标记点，在弹出的选择窗口中，选择JOINT_mount_ground,给座驾与基座的转动副添加转动运动②选择俯视图按钮，观察旋转运动副的箭头图标③右键点击该运动，在弹出的快捷菜单中选择motion_mount_ground——modify在修改对话框中，修改function项为360d*time④重复上述动作，在轴肩和座架之间建立旋转运动Motion_shoulder_ground,⑤右键点击该运动，在弹出的快捷菜单中选择motion_shoulder_ground——modify在修改对话框中，修改function项为-STEP(time,0,0,0.10,30d)⑥重复上述动作，在铲斗和悬臂之间建立旋转运动Motion_bucket_boom⑦设置运动函数为45d*（1-cos（360d*time））⑧右键点击主工具箱中旋转运动按钮，选择下一级平行运动按钮，点击悬臂中心平动副，在悬臂和座架间建立平行运动⑨设置平行运动函数为STEP（time，0.8，0，1，5）⑩选择主工具箱中的仿真按钮，设置仿真参数END Time：1；Steps：100，进行仿真5）测量和后处理①鼠标右键点击铲斗，打开右键快捷键，选择测量measure②系统打开参数设置对话框，将Characteristic设置为CM Point，Component 设置为Y,测量Y向位移。

基于ADAMS矿用正铲挖掘机工作装置机构建模与仿真

齐伟，袁荷伟
（河南交通职业技术学院，郑州 450000 ）摘要：在露天矿开采中最常用到的机器是矿用挖掘机，矿用挖掘机作为一种采装机械在开采中担任着挖掘和装开采规模也在不断壮大，因此对采矿设备和工艺技术的要求载双重作业。随着国内外工业对矿产需求量的增大，也越来越高。为了提高生产效率，为企业制造更大的经济效益，把开采成本降至最低，大规模的使用矿用挖掘机来开采露天矿已成为一种不可以阻挡的趋势。关键词：机械式挖掘机；工作装置机构；性能中图分类号： TP393 文献标识码： A 文章编号： 1008 － 8725 （ 2013 ） 01 － 0040 － 02
Vol． 32 ， No． 01 炭技术 January， 2013 Coal Technology 第 32 卷第 1 期 2013 年 1 期
煤
基于 ADAMS 矿用正铲挖掘机工作装置机构建模与仿真
Modeling and Simulation of Mining Shovel Working Mechanism Based on ADAMS
QI Wei， YUAN He － wei
（ Henan Vocational and Technical College of Communications， Zhengzhou 450000 ， China） Abstract ： the most commonly used mining machine is mining excavator in the open pit， mining excavator as a mining machinery installed in the mining as an excavating and loading operations． Along with the domestic and foreign industry on the demand for minerals mining increases，the scale is also growing，so the mining equipment and technology requirements are also getting higher and higher． In order to improve production efficiency，for enterprises to create greater economic benefits，the production cost to a minimum，large － scale use of mining excavator to mining open pit mine has become a trend can not be stopped． Key Words： mechanical excavator； working device； performance

ADAMS软件在工程机械系统仿真中的应用案例

无弹簧时
分析模型
座位上下运动曲线
理论计算简介对于座位体，质量为M，整体力平衡式可写为：
MX CX KX MG F 0
解上述方程即可得到座位的运动，并加以绘制曲线。
ADAMS软件分析过程简介
建立模型样机
第一步：可简化建立样机，座位为一长方体，底盘也简化为一长方体。注意：简化时要保证质心位置不变、质量不变。
第四步：修改个零部件的物理特性。视图在由 CAD软件调入ADAMS软件后，其各部件的物理特性丢失，只保留了几何特性，所以，为进行系统仿真，需要对每一个零部件添加材料特性，步骤如下：
将鼠标放在要修改的零部件上，点击右键，依次选择：浮动菜单的第一项part—modify，打开修改对话框；
此处选择质量特征
第五讲 ADAMS软件在工程机械系统仿真中的应用
一、ADAMS应用总述二、综合实例
刚体运动方程
rT
mr''
F
'T
J'
.
'
~
'
J''
n'
0
Hale Waihona Puke 点在参考坐标系中位置表示及位移、速度、加速度表示
r r0 As
r' r0' As
r''
r0''
''
As
利用adams仿真软件对机械系统进行仿真过程：
建模
*利用Adams软件建模工具
系统几何建模
直接建立样机模型 *利用其它软件建立模型
后输入Adams软件
施加约束和运动施加载荷
测量调试

液压挖掘机工作装置的建模与仿真分析

～6]
。
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]。

ADANS

基于ADAMS挖掘机的运动仿真
本着基于现实的精神，前期工作我们查阅可相关图书，上网搜索了必要的图片和原理资料。经过我们组的共同努力初步模型也在初步的建立了。对于我们来说，ADAMS的基础知识应该在前期的准备范畴，我们练习了弹簧挂锁仿真实验。
基于ADAMS挖掘机的运动仿真
通过考究和大家同组讨论，我们认为迄今为止的挖掘机的原理都是大同小异 ——液压驱动，这也是我们选择的理由。大致原理我们认为： ·整个过程都建立在吊臂、抓斗的设计、优化。 ·整个过程的运动仿真一体化比较难以控制。返回
基于ADAMS挖掘机的运动仿真
随着对ADAMS的进一步学习和加深了解，我们大致了解了其建模过程，并且还实现了我们预期的结果，各个设备的设计也比较顺利的完成了。这点或许和老师的思想有那么一丁点冲突，但是我们认为有了好的模型我们的思想才更能得到实体体现。这点也仅仅是辅助。对后来的整体分析和运动的整合有很大的帮助。
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基于ADAMS挖掘机的运动仿真
思路分析建模过程运动分析过程展示仿真分析以及优化整体过程总结
基于ADAMS挖掘机的运动仿真
建模过程运动分析过程展示仿真分析以及优化整体过程总结
基于ADAMS挖掘机的运动仿真
运动分析过程展示仿真分析以及优化整体过程总结
基于ADAMS挖掘机的运动仿真
基于ADAMS挖掘机的运动仿真
整个过程实现以后，接下来我们进入了我们优化的主题抓斗的四杆机构，这样一来整个过程才算有了结果。各个参数设置并不是那么简单。
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基于ADAMS挖掘机的运动仿真 ·建模过程·
建模的过程应该来说是比较顺利的，初期我们考虑用PRO\E 来实现，我们也这么做了，结果是这样的我们导入了ADAMS 但是很不理想的是，我们导入以后，却得不到装配的效果，或许这与我们对ADAMS的熟练程度有关，得出的这样的结论：初步的尝试是失败的！我们只有别的方法。

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—

液压挖掘机工作装置在ADAMS中的运动仿真解析

液压挖掘机工作装置在ADAMS中的运动仿真解析姓名：XXX部门：XXX日期：XXX液压挖掘机工作装置在ADAMS中的运动仿真解析虚拟样机技术在使用过程中为液压挖掘机设计提供了有效的方法和手段，在使用过程中受到了条件限制，较少的单位会对运行学进行仿真研究，降低了色剂方案可行性。

文章基于动力学仿真软件ADAMS建立起了挖掘机工作装置虚拟系统，更好的完成了前期处理工作，使得建模正确性更高。

液压缸顺序工作的运动仿真分析1.1.基于尺寸确定当液压的挖掘机工作装置尺寸以及基本结构都确定下来之后，该挖掘机的工作范围也基本确定下来。

简单理解就是挖掘机铲斗齿尖轨迹的包络图得以确定。

在包括图中，有些部分区间靠近的比较紧密，有的会深入到挖掘机停点底部下，这一个位置虽然还可以挖掘到，但是在挖掘过程中会引起土壤坍塌，从而影响机械运行稳定，使得施工安全性受到影响。

在以上动臂液压缸、斗杆液压缸和铲斗液压缸运动仿真分析过程中，选择的挖掘机工作顺序和方式一般都是在装置范畴内，这里讲解的顺序指的是，挖掘工作进行时，各个油缸都是根据一定顺序进行收缩或者伸出。

例如：挖掘进行时，需要先下降动动臂，再收回斗杆，这个动作完成之后，在使用铲斗进行挖掘。

1.2.顺序工作运动仿真实现的路线仿真路线是，在斗杆液压缸、动臂液压缸、铲斗液压缸上进行设置，一般在不同的时间段内，它的运动驱动函数都不同，需要进行调节处理，使得各缸在相应的工作极限范围内相互运行，这样就可以获得挖掘机的工作范围。

可以在液压缸移动副约束处添加移动驱动，改变运动方式，第 2 页共 5 页将其更换成位移运动方式。

运动的函数输入时，需要注意相匹配的的STEP函数。

对液压缸进行STEP函数值设置时，应该满足运动函数需求。

当完成了函数值输入之后，在运行状态下可以启动ADAMS软件的仿真模块。

1.3.仿真过程当工作面从最初的范围逐渐移动时，一般最初的指的是停机状态下。

可以适当的对斗杆、铲斗液压缸进行调整，将其保持在全缩的状态中，逐渐对动臂液压缸拉伸，将其缩小到CD弧线上。

基于ADAMS的多功能开沟机液压系统建模与仿真

建立在基本的节
流孔模型基础上 $ 节流孔模型是一个分段的流量模型 $ 压力较高时使用紊流流量模型 $ 在临近压力以下时使用一个线性化经验公式 $ 并且在层流和紊流区域之间能够平滑过渡 # " 确定 ( % !! 通过节流孔的流量按式 ! % R$ ! #% N#!" !R ! " #% N#!" 式中 !) ) ) 流量 % ) ) 节流阀进 * 出口油压 % !#% *#! ) ) ) 液阻 % !") ) ) ) 液导 # !$ 可以看出 $ 节流孔流量模型具有线性化特点 # 利用 ( ) (*+ 建模的封装性 $ 只需输入一些必要的参数即可建立元件模型 $ 并且该模型具有良好的复用性 $ 为二次开发提供了极大的方便 # 8 : 8 液压系统可视化模型的建立根据图 ! 所示原理图 $ 结合实际液压回路 $ 采用集中参数法对模型进行简化 $ 在 ( ) (*+ 中直接调用各元件模块 $ 设置各个元件的参数后将各元件连接成完整的液压回路即可进行仿真分析 # 采用国际单位 ! *S +" 制 $ 大气压力设为 $ 主要参数设置如表 % 所示 $ 其它参 % " % $ 7 ! ’ L T 0 ! " %
!! 根据多功能开沟机的设计思想和液压系统工作原理 # 可按执行机构的数量将整个系统的液压回路划分为 ’ 个相对独立的子系统 # 以简化研究对象 # 即回转刀工作回路 ! 链轮回转马达" $回转刀架工作回路 ! 控制开沟深度" $回填铲升降工作回路 # 回填铲摆动工作回路 $ 动臂工作回路 # 各子系统除执行机构有所不同外 # 液压回路的其它部分的结构和工作原理都是相同的 # 其中除回转刀工作回路的执行机构为液压马达外 # 其它工作回路的执行机构均为液压缸 % 利用 ( ) (*+ 建立的虚拟样机模型主要由机械系统 $ 液压系统和控制系统等组成 # 建立的工

基于ADAMS的挖掘机工作装置的仿真与优化设计概要

第30卷第3期2009年3月煤矿机械CoalM ine MachineryVol.30No.3Mar.2009基于ADA MS的挖掘机工作装置的仿真与优化设计潘玉安1,程洪涛2,姜迪友2,梁刚3,聂陶荪1(1.景德镇陶瓷学院机电工程学院,江西景德镇333403;2.江西蓝天学院(瑶湖校区,南昌330098;3.景德镇高等专科学校,江西景德镇333000摘要:建立了该类反铲挖掘机工作装置虚拟样机的ADAMS仿真模型,基于虚拟样机技术和广义简约梯度法以铲斗、斗杆和动臂油缸的工作压力最小为目标,对铲斗机构、斗杆机构、动臂机构的构造点进行了仿真优化设计。

仿真结果表明,在规定的约束条件下,工作装置达到了优化设计的目的。

关键词:ADAMS;挖掘机;工作装置;仿真中图分类号:T D422.2文献标志码:A文章编号:1003-0794(200903-0015-03Based on ADA MS of W orki n g Equi p ment ofExcavator Devi ce Si m ul ati on and Desi gn Opti m i zati onPAN Y u-an1,CHENG Hong-t ao2,J I ANG D i-you2,L I ANG Gang3,N I E Tao-sun1(1.Mechatr onics College,J ingdezhen Cera m ic I nstitute,J ingdezhen333403,China;2.J iangxi B lue Sky University Yaohu B ranch,Nanchang330098,China;3.J ingdezhen Comp rehensive College,J ingdezhen333000,ChinaAbstract:Backhoe work device of the class virtual p r ot otype ADAMS si m ulati on mode has been estab2 lished.The m ini m u m target which bucket and ar m and boom oil cylinder of working p ressure based on virtual p r ot oyp ing technol ogy and generalizded reduced gradient method.Op ti m ized the bucket mecha2 nis m,ar m mechanis m and boom mechanis m of the constructi on point.Under the regulati ons of constraint conditi ons,the si m ulati on results show that it successfully.Key words:ADAMS;excavat or;working equi pment;si m ulati on0引言单斗挖掘机是一种应用广泛的工程机械。

基于ADAMS和MATLAB的挖掘机工作装置动力学仿真

基于ADAMS和MATLAB的挖掘机工作装置动力学仿真韩鹏太原重工股份有限公司技术中心摘要：根据我公司某机械式挖掘机的结构及运动特性，采用多体动力学仿真的方法，联合ADAMS与MA TLAB建立该挖掘机工作装置的虚拟样机，对其进行动力学仿真分析，得到挖掘过程中铲斗内物料重力，挖掘阻力以及提升、推压方向的位移、速度、作用力等关键参数的变化曲线。

结果表明，虚拟样机参数选择准确，仿真结果合理，可以快速地预测工作装置的性能，为工作装置的性能设计提供合理依据。

关键词：机械式挖掘机；工作装置；动力学仿真Dynamic simulation of working device of excavator based onADAMS and MATLABHan PengTechnical Center, Taiyuan Heavy Group Co., Ltd., Taiyuan 030024, Shanxi, China Abstract: According to the configuration and characteristics of a mechanical excavator, the virtual prototype of the working device was established with ADAMS and MATLAB based multi-body dynamics method. The dynamic simulation and analysis were conducted, and the variation curves of the gravity of material in bucket, the excavating resistance, the pushing force and the elevating force etc. during excavating process were obtained. The results showed that the selection of virtual prototype parameter was accurate, and the simulation results were reasonable. The simulation method can predict the performance of the working device quickly, and provide reasonable basis for the performance design of the working device.Key Words: mechanical excavator, working device, dynamic simulation大型机械式挖掘机是露天矿山开采的重要装备，直接关系着采矿工作的效率[1]，因此对挖掘机工作装置的性能设计提出了非常高的要求。

利用ADAMS进行动态仿真分析的一般方法和过程111

基于ADAMS软件进行动态仿真分析的一般方法和过程摘要：本文通过对相关资料的总结归纳，介绍了虚拟样机的发展现况、ADAMS软件、特点以及利用其进行动态仿真的一般方法和过程。

并结合多功能开沟机液压系统进行了建模与仿真分析。

关键词：仿真 ADAMS 优化虚拟样机1、前言随着近代科学技术的发展，工程设计的理论、方法和手段都发生了很大的变化。

从计算机辅助工程(CAE)的广泛应用，到并行工程(CE)思想的提出与推行，从根本上改变了传统的设计方法，极大地促进了制造业的发展和革命。

但与此同时，人们已清楚地认识到：即使系统中的每个零部件都是经过优化的，也不能保证整个系统的性能是良好的，即系统级的优化绝不是系统中各部件优化的简单叠加。

于是，由CAX/DFX等技术发展而来，以系统建模、仿真技术为核心的虚拟样机技术(Virtual Prototyping)得到了迅速发展，并正成为各国纷纷研究的新的热点。

虚拟样机技术(Virtual Prototyping Technology)是当前设计制造领域的一项新技术，其应用涉及到汽车制造、工程机械、航空航天、造船、航海、机械电子、通用机械等众多领域。

它利用计算机软件建立机械系统的三维实体模型和运动学及动力学模型，分析和评估机械系统的性能，从而为机械产品的设计和制造提供依据。

虚拟样机技术可使产品设计人员在各种虚拟环境中真实地模拟产品整体的运动及受力情况，快速分析多种设计方案，进行物理样机而言难以进行或根本无法进行的试验，直到获得系统的最佳设计方案为止。

虚拟样机技术的应用贯穿着整个设计过程中，它可以用在概念设计和方案论证中，设计者可以把自己的经验与想象结合在虚拟样机里，让想象力和创造力得到充分地发挥。

用虚拟样机替代物理样机，不但可以缩短开发周期而且设计效率也得到了很大的提高。

本文以ADAMS为平台，简单说明一下进行虚拟样机的动态仿真分析的一般方法和过程。

2、ADAMS软件简介及特点ADAMS(Automatic Dynamic Analysis of Mechanical System)软件，是由美国机械动力公司(Mechanical Dynamics Inc，现已经并入美国MSC公司)开发的最优秀的机械系统动态仿真软件，是目前世界上最具权威性的，使用范围最广的机械系统动力学分析软件，在全球占有率最高。

基于AMESim与Adams联合仿真的挖掘机铲斗特性研究

基于AMESim与Adams联合仿真的挖掘机铲斗特性研究应用大型系统仿真软件AMESim7.0和Adams2010建立了正流量挖掘机液压系统与工作装置动力学模型，建立联合仿真平台分析了挖掘机的铲斗联的压力特性和位移特性等，研究结果表明：仿真结果和真实结果相似，且相比AMESim 单平台仿真更准确。

标签：AMESim与Adams联合仿真软件；挖掘机铲斗；特性研究引言作为挖掘机直接完成工况要求的工作装置，铲斗性能的稳定发挥尤为重要。

本研究以某中型挖掘机为对象，根据挖掘机的铲斗联回路建立AMESim模型图，使用ADAMS软件建立整机动力学模型，然后对铲斗的操作进行精确控制。

1 模型建立1.1 挖掘机铲斗联液压系统的AMESim建模1.主控阀2.铲斗合流阀3.防反转阀4.铲斗液压缸图1 铲斗动作液压回路如图1所示，所研究的液压挖掘机的铲斗联的液压回路，回路包括有双联泵、主控阀1、铲斗合流阀2、防铲斗反转阀3和铲斗油缸4。

控制铲斗油缸的主控阀只有1根阀芯，控制铲斗的两个动作。

主控阀处于左位时，铲斗外摆动作，此动作负载较小，只需克服铲斗的重力，铲斗合流阀不工作，达到节能的效果；主控阀处于右位时，铲斗内收动作，由于铲斗在挖掘机时受到的负载力很大，所以这个动作需要铲斗合流阀的合作，从而完成铲斗合流动作，提高挖掘机作业效率。

为了防止铲斗在挖掘时负载过大而可能引起铲斗液压缸活塞杆反向运动，在回路中装有单向阀，起到保护作用。

利用AMESim软件依照原理图对挖掘机铲斗联回路进行建模。

由液压原理图可知系统采用双联泵，液压挖掘机多路阀实质是三位六通阀的组合，为了满足挖掘机的各类工况，在多路阀的阀芯上会开有各式各样的节流槽，本研究选用HCD库中的BAO22模型来搭建，然后只需在模型中设置相应的参数即可完成仿真动作。

最终建立模型如图2所示。

1.2 挖掘机工作装置ADAMS建模由于ADAMS本身建模的复杂性，首先采用三维软件PROE进行挖掘机整机的建模，然后导入ADAMS中进行动力学分析。

adams_挖掘机建模过程及运动仿真

1
图 1- 2 完成车架模型
1.3 建立动臂模型
使用工具 Extrusion 建立动臂模型，选择由点创建，各点坐标如图 1-3 所示， length=500mm，并倒角，在动臂左端建立 marker48，右侧建立 marker18，移动使 marker18 与车架上的 marker14 重合；
图 1- 3 动臂拉伸建模坐标点 2
斗杆铲斗液压缸铲斗液压杆摆杆上连杆（左）摆杆上连杆（右）摆杆上连杆（左）摆杆上连杆（右）摆杆下连杆（左）摆杆下连杆（右）摆杆下连杆（左）摆杆下连杆（右）
铲斗液压杆（四处）
Revolute Spherical Cylinder Cylinder Cylinder Spherical
斗杆完成如图 1-7 所示。
图 1- 6 斗杆拉伸坐标点
4
1.6 建立铲斗模型
图 1- 7 完成斗杆模型
使用工具 Extrusion 建立铲斗外形模型，选择由点创建，各点坐标如图 1-8 所示，
length=900mm
使用工具 Extrusion 建立铲斗内腔模型，选择由点创建，各点坐标如图 1-9 所示，
6-8 s 底盘转过 90 度
8-10 s 收铲斗
10-12 s 底盘反向转过 90 度收斗杆伸铲斗
12-14 s 收动臂伸斗杆伸铲斗
动臂液压缸动作函数：STEP ( time , 0 , 0 , 2 , -200 )+
STEP ( time , 2 , 0 , 4 , 200 )+
STEP ( time , 4 , 0 , 6 , -500 )+
铲斗液压缸动作函数：STEP ( time , 0 , 0 , 2 , -300)+ STEP ( time , 2 , 0 , 4 , 400 )+ STEP ( time , 4 , 0 , 8 , 0 )+ STEP ( time , 8 , 0 , 10 , -400 )+ STEP (time, 10, 0, 14, 300)

基于ADAMS的挖掘机虚拟样机最大挖掘力仿真测试

基于ADAMS的挖掘机虚拟样机最大挖掘力仿真测试
李新;周志鸿
【期刊名称】《建筑机械（上半月）》
【年(卷),期】2011(000)004
【摘要】以WY75-6履带式液压挖掘机为平台,借助Solidworks2008和ADAMS2005两种软件,建立该挖掘机的虚拟样机,在ADAMS虚拟环境中,采用模拟测力计的原理,对该挖掘机的铲斗油缸和斗杆油缸的最大挖掘力进行仿真测试.计算该机的最大理论挖掘力,并将理论计算结果与仿真测试结果进行对比分析,说明采用ADAMS虚拟样机技术可以更准确的仿真出挖掘机的最大挖掘力.
【总页数】4页(P82-85)
【作者】李新;周志鸿
【作者单位】北京科技大学,车辆工程专业,北京,100083;北京科技大学,车辆工程专业,北京,100083
【正文语种】中文
【中图分类】U415.51+1
【相关文献】
1.基于ADAMS的挖掘机整机理论挖掘力的确定 [J], 袁开磊;史青录;曲德韵
2.基于ADAMS的液压挖掘机铲斗挖掘力优化与油缸动力学仿真分析 [J], 林庆钻
3.基于虚拟样机的液压挖掘机工作装置最大挖掘力分析 [J], 张永明;佘翊妮;宁晓斌
4.基于虚拟样机技术及ADAMS的挖掘机动力学仿真 [J], 程洪涛;聂陶荪;潘玉安;
吴坤;梁刚
5.基于ADAMS的液压挖掘机整机挖掘力仿真与实验 [J], 王海玲
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基于ADAMS的液压支架运动学分析

基于ADAMS 的液压支架运动学分析王立新1,李　震2,王锁吉2(1.安阳工学院,河南安阳455000; 2.河南安彩集团,河南安阳455000)摘要:介绍一种模型数据流畅交换的联合仿真分析方法,通过对液压支架可视化动态模拟、干涉检查和运动学分析,验证所建立的数字化样机正确合理,分析结果对液压支架的设计分析和性能评估具有参考价值。

关键词:液压支架;运动学分析;三维模型中图分类号:T D355　文献标志码:A 文章编号:100320794(2008)1220082203K inem atics Analysis of H ydraulic Support B ased on ADAMSWANG Li -xin 1,LI Zhen 2,WANG Suo -ji2(1.Anyang Institute of T echnology ,Anyang 455000,China ;2.Henan Ancai G roup ,Anyang 455000,China )Abstract :A unity simulation analysis method that it can fluent exchange m odel data was introduced ,in the base of hydraulic support visualization development imitate ,intervene examination and kinematics analysis ,verify correct and reas onableness of hydraulic support virtual digitized prototype ,the result has reference value to hydraulic support design and property appraised.K ey w ords :hydraulic support ;kinematics analysis ;3-D m odel0　前言本文以ZY 8700Π17Π32型液压支架为例,通过理论计算分析与运动学分析,得出液压支架基本概况,为进一步改善液压支架的受力情况、改进结构提供依据。

挖掘机工作装置的虚拟样机建立及运动学仿真——以农用液压挖掘机为例

［］石伯强，炎华．ＤＭ５申ＡＡＳ基础与工程范例教程［．Ｍ］北京：中国铁道出版社，０７２０．
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ｔ
Ｄ
１
［］黄伟．６液压挖掘机工作装置在ＡＡＤＭＳ中的运动仿真分析［］质量技术监督研究，０８５：７—３．Ｊ．２０（）２Ｏ
斗杆液压缸的长度Ｌ和挖斗液压缸的长度。对：
挖到，可能引起土壤崩塌而影响机械的稳定和安全但
于类似的多自由度问题，以分为多个运动过程，可每个过程只有一个自由度，每个过程最后的状态就是下
１
．
［］秦成，３史淑玲．掘机摇臂机构的虚拟样机研究［］机挖Ｊ．
械工程师，０８３：３２０（）１３—１４３．［牛多青．压挖掘机工作装置虚拟样机设计及其有限元４］液
分析［．Ｄ］合肥：安徽农业大学，０８２０．
了材料属性、义了运动副和载荷、加了驱动后前定添处理基本结束，可以进行仿真计算了。仿真计算包就括装配计算、运动学计算、力学计算、平衡计算和动静线性化计算Ｊ。
运动学计算要求系统在添加运动副和驱动后自由
上添加３个驱动，挖掘机工作装置具有确定的运则动，以进行运动学分析。建立好的虚拟样机如图２可

基于ADAMS的车辆起重机液压起竖回路仿真分析

基于ADAMS的车辆起重机液压起竖回路仿真分析作者：马晓钢来源：《科技传播》2013年第13期摘要以UG为建模工具建立了车辆起重机三维模型，导入ADAMS后以ADAMS/Hydraulics模块为工具建立液压回路，通过在构件上建立局部坐标系（Marker）实现液压回路与机械系统的关联，使液压油缸的作用力施加在构件上，通过ADAMS的仿真工具进行仿真并由ADAMS后处理模块处理后得出起竖油缸的受力和速度曲线，为优化液压起竖回路提供依据。

关键词 ADAMS；起重机；液压中图分类号TH21 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2013）94-0061-020引言在对车辆起重机液压起竖回路进行设计的过程中，需根据设计要求进行方案设计，确定系统原理图、对元件参数进行计算和分析、确定设计参数、决定选择元件的规格、型号或自行设计元件的结构，并绘制产品装配图和零件图。

设计过程往往要经历简图-分析-判断-修正的多次反复。

如果仅仅通过物理试验的方法，需投入很高的成本，且周期较长。

而计算机辅助工程（CAE）则可以借助计算机在已知的规律的基础上建立产品的模型，进行虚拟性能的测试与优化，从而以较低的成本在较短的周期内提高车辆起重机液压起竖回路的性能。

目前常用的针对液压系统进行仿真分析的软件有AMEsim、ADAMS等，本文以ADAMS/Hydraulics模块为工具对车辆起重机起竖液压回路进行分析，通过分析得出起竖油缸的受力与速度曲线，为液压起竖回路的优化提供依据。

1车辆起重机起竖油缸仿真分析车辆起重机起竖油路仿真分析流程图如图1所示。

首先以UG为建模工具建立了车辆起重机三维模型，导入ADAMS后以ADAMS/Hydraulics模块为工具建立液压回路，通过在构件上建立局部坐标系（Marker）实现液压回路与机械系统的关联，使液压油缸的作用力施加在构件上，通过ADAMS的仿真工具进行仿真并由ADAMS后处理模块处理后得出起竖油缸的受力和速度曲线，为优化液压起竖回路提供依据。