【正文】 著一定的缺陷，國產(chǎn)液壓挖掘機數(shù)量少，而且多為斗容 ，中型設(shè)備較少，大型 設(shè)備在我國尚屬空白。相 對而言，國產(chǎn)挖掘機行業(yè)的總體水平還比較落后，在設(shè)計水平、技術(shù)層次上更是與小松、卡特、日立等國際知名 廠家的差距達(dá) 10 年之久。 挖掘機是一種常用的、重要的工程機械 ，在國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)的許多行業(yè)被廣泛地采用，如工業(yè)與民用建筑、交通運輸、水利水電工程、農(nóng)田改造、礦山采掘以及現(xiàn)代化軍事工程等行業(yè)的機械化施工中，對減輕繁重的體力勞動，保證工程質(zhì)量，加快建設(shè)速度，按時完成工期，提高勞動生產(chǎn)率都起著非常重要 的作用。 關(guān)鍵詞 ： 液壓挖掘機 參數(shù)化 仿真 ADAMS 分析 II For parameterization technology hydraulic excavator modeling and body movements analysis Abstract In the current economic globalization and market petition is fierce, in the new product development time reduced gradually, the quality of products and bee enterprise will be in the intense market petition to win the key factor . Excavator as a kind of efficient construction equipment, in modern china39。 本論文對挖掘機工作裝置進(jìn)行建模、裝配，并對動臂進(jìn)行參數(shù)化分析。 I 基于 ProE 挖掘機工作裝置的建模及運動仿真 摘要 在當(dāng)今經(jīng)濟(jì)全球化、市場競爭日趨激烈的時代，在新產(chǎn)品的開發(fā)時間逐漸縮短的同時，產(chǎn)品質(zhì)量成為企業(yè)能否在激烈的市場競爭中取勝的關(guān)鍵因素。然后將整個模型導(dǎo)入到多體動力學(xué)仿真分析軟件 ADAMS中，建立虛擬樣機模型，對挖掘機進(jìn)行順序動作和復(fù)合動作的運動學(xué)與動力學(xué)仿真分析。s modernization of playing an important, the hydraulic excavator has a range, many functions, high quality and high efficiency, etc, by the construction unit. the manufacturer of wellknown in the design of the hydraulic excavator on the way to the research and technology application of electronic puters, domestic producers are more stops, in the copying. System puteraided designing applications were not widely, immature, so the traditional approach has been very difficult to satisfy the needs of the design and manufacture, a puteraided technology to the whole system design, are the enterprises shall achieve rapid design best. This paper work device for excavator model, assembly and to move his arm for parameterization analysis. then the entire model to analyse how the dynamics emulation software adams, set up a virtual sample model for excavator for the excavation process of learning and imitation analysis. kiicsVirtual sample technology will be introduced to areas of design analyses excavator and greatly improve the design of the product design and quality efficiency and reduce product development cycles, and the development costs. the improvement of the existing product design, or the development of new products development to do the design of the product quality is a practical significance. Key word : Hydraulic excavator Parametric Simulation ADAMS Analysis III 目錄 第一章 緒論 ........................................................ 1 課題的研究背景 ............................................... 1 液壓挖掘機國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 ..................................... 2 本課題的研究內(nèi)容及意義 ....................................... 3 第二章 虛擬樣機技術(shù) ................................................ 5 虛擬樣機技術(shù)概述 ............................................. 5 ADAMS 概述及其仿真技術(shù) ....................................... 8 ADAMS 建模、仿真的步驟 ...................................... 10 第三章 基于 PRO/E 的液壓挖掘機參數(shù)化建模 ........................... 12 液壓挖掘機概況 .............................................. 12 參數(shù)化建模與特征建 模 ........................................ 14 參數(shù)化軟件 PRO/ENGIEER 介紹 .................................. 15 工作裝置的參數(shù)化建模 ........................................ 16 參數(shù)化的具體實現(xiàn) ............................................ 20 工作裝置的裝配 .............................................. 24 第四章 基于 ADAMS 的液壓挖掘機仿真 ................................. 25 挖掘機工作裝置的仿真 ........................................ 25 仿真分析概述 ................................................ 29 工作裝置的 運動學(xué)仿真分析 .................................... 30 工作裝置的動力學(xué)仿真 ........................................ 37 仿真分析及結(jié)果后處理 ....................................... 41 第五章 總結(jié) ....................................................... 47 參考文獻(xiàn) ............................................................ 48 致謝 ................................................................ 49 1 第 一章 緒論 課題的研究背景 液壓挖掘機作為一種重要的工程機械使用在土石方施工和礦山采掘工業(yè)中，它有別于其他機械設(shè)備，它的工作環(huán)境惡劣，常工作在地質(zhì)情況復(fù)雜、載荷情況多變、大氣條件差的條件下。據(jù)統(tǒng)計，一般工程施工中約有 65%— 70%的土方量、露天礦山中 80%的剝離量和采掘量都是用挖掘機完成的。因此，對國產(chǎn)挖掘機行業(yè)來說，引進(jìn)先進(jìn)的生產(chǎn)技術(shù)和積極采用先進(jìn)的設(shè)計 開發(fā)技術(shù)迫在眉睫。從品種、規(guī)格 、數(shù)量上滿足不了國內(nèi)市場需要。液壓系統(tǒng)和元件的設(shè)計技術(shù)、大尺寸高壓油缸的制造技術(shù)、整體性能參數(shù)的測試技術(shù)缺乏，滿足不了國民經(jīng)濟(jì)重點工程發(fā)展的需要。它己不能適應(yīng)現(xiàn)代挖掘機產(chǎn)品設(shè)計的要求。通過 CAD、 CAE 軟件進(jìn)行準(zhǔn)確建模，動態(tài)仿真、運動學(xué)分析和動力學(xué)分析，然后進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計。隨著液壓挖掘機市場的增大、產(chǎn)量的提高和使用范圍的擴大，世界著名的挖掘機生產(chǎn)商紛紛采用新技術(shù)、新手段來提高產(chǎn)品質(zhì)量，提高產(chǎn)品的市場競爭力。因此，一般工程施工中約有百分之六十五、百分之七十的土方量、露天煤礦 中百分之八十的剝離量和采掘量都是用挖掘機完成的。 我國從 1958 年開始研制液壓挖掘機，逐步開發(fā)了 1— ； 80 年代初從德國 LIEBHERR 公司與 Oamp。為了使挖掘機設(shè)計人員從繁忙的計算中解脫出來，將計算機輔助計算和優(yōu)化設(shè)計應(yīng)用于液壓挖掘機工作裝置的設(shè)計中是目前研究的重點。將模型導(dǎo)入 ADAMS 中，建立虛擬樣機模型。然后將整個模型導(dǎo)入到多體動力學(xué)仿真分析軟件 ADAMS中，建立虛擬樣機模型，對挖掘機進(jìn)行挖掘過程的運動學(xué)與動力學(xué)仿真分析。 5 第二章 虛擬樣機技術(shù) 虛擬樣機技術(shù)概述 隨著 21 世紀(jì)世界經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā) 展，全球性的市場競爭日益激烈，產(chǎn)品的消費結(jié)構(gòu)日趨向多元化、個性化方向發(fā)展。 一種新產(chǎn)品的開發(fā)和研制需要考慮諸多因素，因此對傳統(tǒng)設(shè)計方法提出了挑戰(zhàn)，虛擬樣機技術(shù)從分析解決機械系統(tǒng)整體性能及其相關(guān)問題的角度出 發(fā)，研究解決采用傳統(tǒng)的機械產(chǎn)品設(shè)計方法學(xué)所帶來的弊端的一項高新技術(shù) 手段。另一類是系統(tǒng)在運行過程中部件間存在相對運動的機構(gòu)。已知外力求系統(tǒng)運動的問題歸結(jié)為求非線性微分方程的積分，稱為動力學(xué)正問題。 1．多剛體系統(tǒng)動力學(xué)的研究對象是由任意有限個剛體組成的系統(tǒng)，剛體之間以某種形式的約束連接，這些約束可以是理想完整約束、非完整約束、定?；蚍嵌ǔ＜s束。 多柔體系統(tǒng)動力學(xué)可以看作是多剛體動力學(xué)的自然延伸。這種基于物理樣機的設(shè)計研發(fā)模式的致命缺點是成本高、周期長，因此它不能適應(yīng)現(xiàn)代化制造業(yè)中的柔性化、快捷化以及 高質(zhì)量的要求。 2．更短的研發(fā)周期、更低的研發(fā)成本、更高的產(chǎn)品質(zhì)量。Intra 臨時締結(jié)成的一種虛擬企業(yè)，即目前被世界廣泛接受了的動態(tài)聯(lián)盟 (Virtual Company)的概念。 2．開發(fā)和實現(xiàn)有效的處理數(shù)學(xué)模型的計算方法與數(shù)值積分方法。為機械系統(tǒng)建模服務(wù)，并用來展示分析結(jié)果。 4．系統(tǒng)優(yōu)化分析、控制系統(tǒng)設(shè)計與分析軟件和技術(shù)。 8 虛擬樣機技術(shù)在一些較發(fā)達(dá)國家，如美國、德國、日本等已經(jīng)廣泛地應(yīng)用，應(yīng)用領(lǐng)域從汽 車制造業(yè)、工程機械、航天航空業(yè)、造船業(yè)、機械電子工業(yè)、國防工業(yè)、通用機械到人機工程學(xué)、生物力學(xué)、醫(yī)學(xué)以及工程咨詢等很多方面。 ADAMS 概述及其仿真技術(shù) 機械系統(tǒng)動力學(xué)自動分析軟件 ADAMS(Automatic Dynamic Analysis of Mechanical System)，是美國 MDI 公司 (Mechanical Dynamics Inc．，現(xiàn)屬于 MSC公司 )開發(fā)的集建模、求解、可視化技術(shù)于一體的虛擬樣機分析軟件，是世界上目前使用范圍最廣、最負(fù)盛名的機械系統(tǒng)仿真分析軟。 ADAMS 的核心軟件包 括交互式圖 形環(huán)境 ADAMS/View 和 仿真求解器ADAMS/Solver，二者之間形成了無縫連接。該軟件自動形成機械系統(tǒng)模型的動力學(xué)方程，提供 9 靜力學(xué)、運動學(xué)和動力學(xué)的解算結(jié)果。 ADAMS／ Animation(高速動畫模塊 )是 ADAMS 的一個集成的可選模塊，該模塊使用戶能借助于增強透視、半透明、彩色編輯及背景透視等方法對已經(jīng)生成的動畫精細(xì)加工，增強動力學(xué)仿真分析結(jié)果。用戶可以在 ADAMSView 中建立液壓系統(tǒng)回路的框架，然后通過液壓驅(qū)動元件如油缸等將其連接到機械系統(tǒng)模