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基于虚拟样机的挖掘机工作装置的设计与仿真

作　者: 郑家坤
导　师: 于兰英
学　校: 西南交通大学
专　业: 驱动技术与智能系统
关键词: 虚拟样机 液压挖掘机工作装置 仿真 优化
分类号: TU621
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要


液压挖掘机是一种应用广泛、功能多样、结构复杂的建设施工机械。随着挖掘机市场竞争的不断加剧,其产品的开发速度及其可靠性日益成为最具挑战性的因素。由于新产品开发周期长、成本高、设计手段落后而导致我国传统工程机械行业缺乏市场竞争力。逐渐成熟的虚拟样机技术为实现新产品的快速开发,提高我国工程机械产品的设计水平和市场竞争力提供了强有力的手段。本文将虚拟样机技术引入到液压挖掘机的设计开发过程中,并主要从以下几个方面进行研究:1.首先介绍了虚拟样机技术的基本理论,回顾了虚拟样机技术和液压挖掘机在国内外的研究现状和发展趋势,论述了将虚拟样机技术应用于液压挖掘机设计的必要性。2.在分析了液压挖掘机整机系统组成以及工作装置的设计要求与方法的基础上,依据虚拟样机技术的基本理论,利用UG、MATLAB、ADAMS软件对液压挖掘机进行设计和仿真。3.探讨了UG软件与ADAMS软件之间的数据传输途径以及应用ADAMS软件建立了液压挖掘机的运动学与动力学仿真模型。通过对挖掘机在复合动作作业方式下的力学特性分析,建立了对称载荷工况下的动力学模型,进行了仿真分析。4.基于现代设计方法,利用ADAMS软件对液压挖掘机工作装置的连杆机构进行优化设计。在铲斗液压缸闭锁力一定的情况下,分析得出了铲斗发挥最大挖掘力的最佳传动比。

全文目录


摘要  6-7
Abstract  7-10
第1章 绪论  10-16
  1.1 虚拟样机技术概述  10-13
    1.1.1 虚拟样机的基本概念  10
    1.1.2 虚拟样机技术的核心理论  10-11
    1.1.3 虚拟样机技术的特点  11-12
    1.1.4 虚拟样机技术的发展及应用现状  12-13
  1.2 液压挖掘机工作装置的发展动态及研究现状  13-15
    1.2.1 国外发展动态及研究现状  13-14
    1.2.2 国内发展动态及研究现状  14-15
  1.3 本文的主要内容及研究方法  15-16
第2章 工作装置的运动学及动力学分析基础  16-27
  2.1 工作装置的结构及工况分析  16-18
    2.1.1 液压挖掘机的组成  16-17
    2.1.2 挖掘机的工况分析  17-18
  2.2 工作装置的设计原则  18
  2.3 工作装置的运动学及动力学分析  18-26
    2.3.1 动臂机构  18-19
    2.3.2 斗杆机构  19-20
    2.3.3 铲斗连杆机构  20
    2.3.4 挖掘机的理论挖掘阻力计算  20-21
    2.3.5 挖掘动作分析  21-23
    2.3.6 挖掘机工作循环时间  23-24
    2.3.7 物料重力和挖掘机各构件的重力  24-26
  2.4 本章小结  26-27
第3章 挖掘机工作装置虚拟样机的建立  27-38
  3.1 虚拟样机三维建模及仿真模型前处理  27-34
    3.1.1 UG软件的特点及建模方法  27-28
    3.1.2 工作装置三维实体模型的建立及仿真模型的前处理  28-34
  3.2 虚拟样机在ADAMS中的实现  34-37
    3.2.1 虚拟样机的在ADAMS中的设计流程图  34-36
    3.2.2 数据传输问题的解决  36-37
  3.3 本章小结  37-38
第4章 工作装置运动学及动力学仿真  38-61
  4.1 ADAMS中仿真模型的检查与处理  38
  4.2 工作装置的运动学仿真  38-51
    4.2.1 运动学仿真在ADAMS中的实现  38-48
    4.2.2 工作装置运动轨迹在MATLAB中的绘制  48-51
    4.2.3 运动学仿真对比分析  51
  4.3 工作装置的动力学仿真  51-60
    4.3.1 添加驱动  52-53
    4.3.2 施加载荷  53-54
    4.3.3 仿真分析及结果后处理  54-60
  4.4 本章小结  60-61
第5章 铲斗连杆机构的优化设计  61-75
  5.1 仿真模型的建立及确定设计变量  61-62
  5.2 定义目标函数  62-64
  5.3 确定约束条件  64-66
  5.4 仿真优化及结果分析  66-74
    5.4.1 设计研究与试验设计  66-69
    5.4.2 优化设计  69-72
    5.4.3 优化结果分析  72-74
  5.5 本章小结  74-75
结论  75-76
致谢  76-77
参考文献  77-80
攻读硕士学位期间发表的论文  80

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中图分类: > 工业技术 > 建筑科学 > 建筑施工机械和设备 > 土工机械、挖掘机械 > 挖掘机
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