铲液压挖掘机工作装置虚拟样机研究.pdfVIP

专题研究 SPECIALRESEARCH 大型正铲液压挖掘机工作装置虚拟样机研究 白玉琳，陈进，李世六，侯沂 (重庆大学机械工程学院，重庆400030) [摘要]用PR0／E软件建立了正铲液压挖掘机虚拟样机模型，用ADAMS软件对其工作装置进行了运 动学和动力学仿真分析，有效地避免了物理样机开发模式存在的缺陷，缩短了产品的开发周期，提高r产 品的设计质量。最后对制造的物理样机进行了测试，并对比分析r试验测试数据，为正铲液压挖掘机物理 样机的制造和新机型设计方案的评估提供了有效参考数据。 [关键词]正铲液压挖掘机；工作装置；虚拟样机；运动学和动力学仿真 [中图分类号]TD422．2[文献标识码]B [文章编号]1001—554X(2008)07—0081—04 of face-shoveldevice Virtual research prototyping largehydraulic working BAI Shi—liu，HOUYi Jin，LI yu-lin，CHEN 大型正铲液压挖掘机的工作装置是由回转机构、 采用PR0／E软件对正铲液压挖掘机组成零件进行三 动臂、斗杆、铲斗等多个构件组成的串联开链机构， 维建模，然后以底盘为基础进行虚拟样机模型装配。 具有构造简单、操作方便、运动灵活等优点，得到 正铲液压挖掘机三维装配及运动仿真模型见图1。 越来越广泛的应用。大型正铲液压挖掘机过去基本 1．2模型转化 沿用类比作图法进行设计，工作烦琐、设计精度低、 利用MSC公司开发的与PRO／E软件的专用 周期长，且不易获得各项性能指标都比较满意的方 案，因此正铲液压挖掘机的开发通常需要用物理样 机来评价整机的综合性能，生成周期长、成本高、 压挖掘机虚拟样机需要重新给各个零件施加约束， 修改困难[1]。目前，已有不少企业和研究机构对反 结合实际在开斗油缸、铲斗油缸、斗杆油缸和动 铲挖掘机的工作装置进行了虚拟样机研究，但对大 臂油缸上共定义了4个移动副，在回转底座与行走 型正铲矿用液压挖掘机的研究很少。 机构之间定义了1个转动副，在其他刚体各铰接点 本文用PRO／E软件建立了正铲液压挖掘机虚位置分别定义了4个转动副、4个圆柱副、4个球 拟样机模型，用ADAMS软件对工作装置进行仿 形副和2个固定副。 真分析，有效地避免了物理样机开发模式存在的 1．3添加驱动 缺陷，使产品的开发周期缩短，设计质量得到提 在油缸缸筒和油缸活塞杆之间直接添加移动 高。通过对制造的物理样机进行测试，对比分析 驱动。由于4组油缸的对称性，故将油缸的驱动定 了试验测试数据，说明该方法可满足设计要求， 义在中性面上，共计施加4个移动驱动；在回转平 同时为正铲液压挖掘机物理样机的制造和新机型 台与行走机构之间的转动副上施加1个旋转驱动。 设计方案的评估提供了有效的参考数据。 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 1虚拟样机模型的建立与仿真 验结果如图1所示[2]。 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、