【文章內(nèi)容簡介】 稱工況 (b) 垂直對(duì)稱工況 (c) 水平垂直對(duì)稱同時(shí)作用工況 (d)水平偏載工況 (e)垂直偏載工況 (c) 水平垂直偏載同時(shí)作用工況 圖32 外載荷作用下工作裝置受力對(duì)于ZL50裝載機(jī)而言，工作過程中受到工作阻力主要是插入阻力和崛起阻力和轉(zhuǎn)都阻力，不同的鏟掘物料的方法，以上幾種力的組合方式也有所不同，受力狀況要視具體情況而定。實(shí)際的工作過程中，阻力的計(jì)算長按以下經(jīng)驗(yàn)公式估算：（1） 插入阻力 通常為了計(jì)算方便，按下列經(jīng)驗(yàn)公式來計(jì)算總的插入阻力：= 公式(31)式中 ： 查取有關(guān)文獻(xiàn)，結(jié)合老師建議，求解得 插入阻力=140 KN（2） 崛起阻力 通常鏟斗準(zhǔn)備上翻時(shí)的崛起阻力按下式計(jì)算：= 公式(32) 式中 ： 查取有關(guān)文獻(xiàn)，結(jié)合老師建議，求解得 崛起阻力 = KN（3） 轉(zhuǎn)斗阻力矩 轉(zhuǎn)斗阻力矩可按下式求解： = 公式（33） 式中 ： 其中 公式（34）式中 ： 上式中的重力力矩通常按下式計(jì)算： 公式（35）式中 ： 綜上所述三種阻力，不一定在實(shí)際工作過程中的存在，而是隨著采掘方法的不同而不同，存在一種或者幾種。作業(yè)方式為一次鏟掘法鏟掘法時(shí)，在鏟斗插入料堆時(shí)，只存在插入阻力；當(dāng)鏟斗插入運(yùn)動(dòng)停止后，在鏟斗上翻轉(zhuǎn)時(shí)，則只受到翻轉(zhuǎn)阻力矩的作用；當(dāng)采用挖掘法鏟掘物料時(shí)，則會(huì)同時(shí)受到插入阻力和崛起阻力的作用；當(dāng)采用配合法鏟掘時(shí)，則轉(zhuǎn)斗阻力和插入阻力同時(shí)存在。本文在分析時(shí)，采用一次鏟掘法考慮,并選用對(duì)稱載荷。 油缸受力的確定 裝載機(jī)各個(gè)工況的實(shí)現(xiàn)主要靠油缸的伸張和收縮來實(shí)現(xiàn)，因此油缸的受力情況就顯得非常重要。通常將油缸的受力分為主動(dòng)作用力和被動(dòng)作用力?？傮w來說，當(dāng)油缸主動(dòng)運(yùn)動(dòng)而使機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)時(shí)，油缸受到的力為主動(dòng)作用力；當(dāng)油缸閉鎖不動(dòng)時(shí)，油缸所受到的力稱為被動(dòng)作用力。ZL50裝載機(jī)的轉(zhuǎn)斗油缸和動(dòng)臂油缸通常不一起動(dòng)作，轉(zhuǎn)斗油缸和動(dòng)臂油缸交替受到主動(dòng)作用力和被動(dòng)作用力的作用。 (1)油缸水平插入工況作用力的確定裝載機(jī)的鏟掘物料時(shí)，要求轉(zhuǎn)斗油缸作用力足以使鏟斗在鏟掘位置水平前進(jìn)以鏟掘物料，裝載機(jī)后此時(shí)運(yùn)動(dòng)緩慢，轉(zhuǎn)斗油缸作用力即以此平衡條件作為計(jì)算位置。根據(jù)裝載機(jī)最大插入力力公式:= 公式（36）上節(jié)求得：=當(dāng)鏟斗鏟取物料時(shí)，隨著鏟入深度的增加，當(dāng)插入到極限位置時(shí)受力分析如圖所示：圖33 轉(zhuǎn)斗油缸受力分析圖 上圖所示尺寸，可由CAD圖紙得到，為額定載荷，為鏟斗的重量，為工作裝置的重量。則根據(jù)上圖取下列數(shù)值：將裝載機(jī)工作裝置作為一個(gè)整體，都靜力學(xué)平衡得：轉(zhuǎn)斗油缸所受的力：=動(dòng)臂油缸(兩個(gè))所受的力：=（2）鏟斗處于最高位置舉升工況作用力的確定 在該位置時(shí)受力分析如圖所示：圖34 最大舉升位置時(shí)油缸受力圖 分析方法類似上圖，求得：轉(zhuǎn)斗油缸所受的力：=動(dòng)臂油缸(兩個(gè))所受的力：=第四章 裝載機(jī)工作裝置的建模第四章 裝載機(jī)工作裝置的建模 Pro/e 三維模型的建立過程概述Pro/e 三維模型是裝載機(jī)工作裝置的模型的一部分。對(duì)于裝載機(jī)工作裝置的建模，大體可按如下流程圖進(jìn)行： Pro/e建模工作裝置的實(shí)體模型導(dǎo)入ADAMS軟件中進(jìn)行仿真分析模型簡化分析處理得出結(jié)果后處理施加約束圖41 工作裝置建模過程流程圖在三維建模過程中，將各個(gè)零件分類，有鏟斗、搖臂、動(dòng)臂和連桿，各部件模型圖如下圖所示： （a）鏟斗 （b）動(dòng)臂 （c）連桿 （d）搖臂圖42 各部件三維模型圖最后得到的裝配圖如圖4—3所示：圖43 裝載機(jī)工作裝置三維圖 ADAMS 模型的建立 ADAMS軟件簡介 ADAMS是一款表現(xiàn)出色的動(dòng)力學(xué)和運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真軟件，具有強(qiáng)大的仿真分析功能。通過大量的工程應(yīng)用和實(shí)踐，ADAMS表現(xiàn)除了其特有的優(yōu)點(diǎn)，在機(jī)械行業(yè)應(yīng)用廣泛。ADAMS分為很多模塊，例如ADAMS/View模塊、ADAMS/Car模塊、Adams / PostProcessor模塊等。本文在分析裝載機(jī)工作裝置時(shí)，主要應(yīng)用到了ADAMS/View模塊、ADAMS / PostProcessor模塊。ADAMS軟件的優(yōu)點(diǎn)在于它可以在給定的環(huán)境變量中模擬物體的各個(gè)量，比如說力的大小、運(yùn)動(dòng)軌跡、鉸接點(diǎn)的受力等等。有了上述仿真的結(jié)果，就可以幫助設(shè)計(jì)人員在不用制造出整機(jī)的前提下了解樣品質(zhì)量的好壞，從而幫助他們加以改進(jìn)，節(jié)省研發(fā)費(fèi)用和研發(fā)時(shí)間。 Pro/e 模型導(dǎo)入ADAMS本章第一節(jié)中介紹了三維模型的建模方法，在三維模型建立好之后，接下的任務(wù)是將Pro/e模型導(dǎo)入ADAMS。將Pro/e 建好的模型模型導(dǎo)入到ADAMS有很多方法，但首先得確保Pro/e中建立的模型的單位制和ADAMS的單位制是相符合的，否則無法進(jìn)行模型導(dǎo)入，本論文導(dǎo)入的方法是：（1）先將三維模型在Pro/e中打開，保存副本， 格式。打開ADAMS/View模塊，選擇import a file.（2）在File Type欄選擇輸入的文件格式類型。（3）在File To Read右邊的空框內(nèi)輸入文件名，方法為：鼠標(biāo)放在空框內(nèi)，點(diǎn)擊右鍵，選擇browse,打開文件瀏覽對(duì)話框，雙擊即可。（4）在model Name欄，輸入ADAMS數(shù)據(jù)庫名。（5）選擇OK按鈕，即可導(dǎo)入ADAMS中。 模型導(dǎo)入ADAMS后，其各部件的物理特征丟失，只保留了幾何特性，所以，為了進(jìn)行系統(tǒng)仿真，需要對(duì)每一個(gè)零部件添加材料特性。修改完成后，模型導(dǎo)入完畢。 導(dǎo)入的模型的布爾操作在裝載機(jī)工作裝置在導(dǎo)入ADAMS時(shí)，焊接等固定連接處相連接的零件都是一個(gè)獨(dú)立的零件，要進(jìn)行裝載機(jī)工作裝置的運(yùn)動(dòng)仿真分析，必須將固定相連的零件生成一個(gè)零件，即布爾操作。ADAMS/ View 提供了五種布爾操作，通過對(duì)簡單實(shí)體的組合來創(chuàng)建復(fù)雜零件。表 41 實(shí)體的布爾運(yùn)算圖標(biāo)圖標(biāo)功能說明布爾加（Unite）合并兩個(gè)相交的實(shí)體把第二個(gè)，實(shí)體并入第一個(gè)實(shí)體中，相交部分只計(jì)算一次布爾和（Merge）合并兩個(gè)不相交的實(shí)體把第一個(gè)實(shí)體并入到第二個(gè)實(shí)體中布爾交（Interesect）取相交形體保留相交部分的實(shí)體，所形成的實(shí)體特性與第一個(gè)實(shí)體相同布爾減（Cut）實(shí)體切割用第一個(gè)實(shí)體去切第二個(gè)實(shí)體，刪除第一個(gè)實(shí)體和相交部分的第二個(gè)實(shí)體布爾分（Split）實(shí)體還原將經(jīng)過以上布爾操作的實(shí)體還原 模型的約束的確定 約束的概述和分類在一個(gè)系統(tǒng)中，通常是由多個(gè)約束組成的，組成系統(tǒng)的各個(gè)構(gòu)件之間通常存在某些約束關(guān)系，定義兩個(gè)構(gòu)件之間的約束關(guān)系為運(yùn)動(dòng)副或者鉸鏈。經(jīng)過抽象、歸納和總結(jié)，可以將約束大致分為基本約束和運(yùn)動(dòng)副。在仿真分析時(shí)，要使系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)，必須首先定義約束和運(yùn)動(dòng)副，還需要在相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)副上加上驅(qū)動(dòng)和載荷。就本質(zhì)而言，驅(qū)動(dòng)的本質(zhì)也是約束，只不過這種約束能使兩構(gòu)件按某一規(guī)律運(yùn)功。ADAMS/View可以處理以下4種類型的約束：（1) 常用運(yùn)動(dòng)副約束（2) 指定約束方向，即：限制某個(gè)運(yùn)動(dòng)方向（3) 接觸約束，定義兩構(gòu)件在運(yùn)動(dòng)中發(fā)生接觸時(shí)，是怎樣相互約束的。（4) 約束運(yùn)動(dòng)。約束工具的啟動(dòng)方式有兩種：一種是在主工具箱中，選擇連接工具集圖標(biāo)或運(yùn)動(dòng)工具集圖標(biāo)，然后選擇約束工具；另一種方法是在Build菜單中選擇Joints項(xiàng)，可顯示連接對(duì)話框。啟動(dòng)后的界面如圖所示：凸輪約束工具狀態(tài)參數(shù)設(shè)置運(yùn)動(dòng)約束工具常用約束工具接觸約束工具圖44 常用約束類型ADAMS／View提供了l 2種常用的運(yùn)動(dòng)副工具。通過這些運(yùn)動(dòng)副，可以將兩個(gè)構(gòu)件連接起來。被連接的構(gòu)件可以是剛體構(gòu)件、柔性構(gòu)件或者是點(diǎn)質(zhì)量。又分為簡單運(yùn)動(dòng)副和復(fù)雜運(yùn)動(dòng)副。簡單運(yùn)動(dòng)副可分為鉸鏈連接、移動(dòng)副、轉(zhuǎn)動(dòng)副等；復(fù)雜運(yùn)動(dòng)副可分為齒輪副、關(guān)聯(lián)副、凸輪副。在施加運(yùn)動(dòng)副的過程中，程序要求依次選擇被連接的構(gòu)件1和構(gòu)件2，ADAMS/View設(shè)定在兩個(gè)被連接的構(gòu)件中，是構(gòu)件1被連接到構(gòu)件2上面。例如：如果要使用旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)副將一扇門連接到門框上，在選擇被連接的構(gòu)件時(shí)，首先應(yīng)該選擇門，然后