基于solidworks的液壓挖掘機(jī)手臂的建模與仿真本科畢業(yè)論文(編輯修改稿)
2024-07-21 16:05 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 變得越來越重要了。本研究為液壓挖掘機(jī)的工作裝置的設(shè)計和改進(jìn)提供了理論基礎(chǔ)，這對使我國液 壓挖掘機(jī)得到進(jìn)一步發(fā)展和改進(jìn)，推動我國挖掘機(jī)行業(yè)快速發(fā)展起到了十分重要的意義。 國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r工業(yè)發(fā)達(dá)國家對液壓挖掘機(jī)的研究和生產(chǎn)起步早，技術(shù)成熟。美國、日本、和德國是液壓挖掘機(jī)得主要生產(chǎn)國，在國際市場上占有較大的市場。目前，國 際上液壓挖掘機(jī)的生產(chǎn)正向?qū)I(yè)化、智能化、多能化和 專用化的方向發(fā)展。 我國機(jī)械制造化工業(yè)水平起步晚，自主創(chuàng)新能力低下，我國要加快液壓挖掘機(jī)行業(yè)的發(fā)展。國外挖掘機(jī)行業(yè)向大型化、微型化方向發(fā)展，重 視采用虛擬設(shè)計技術(shù)和計算機(jī)仿真技術(shù)，加快了向現(xiàn)代化、標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、通用化發(fā)展的步伐。美國、日本、德國是斗容量 ~ 立方米的單斗液壓挖掘機(jī)的主要生產(chǎn)國。我國大部分控制系統(tǒng)在數(shù)字化、智能化、自主化方面與國外仍有較大的差距，機(jī)電一體化是液壓挖掘機(jī)得必然發(fā)展趨勢，為 了改變我國國內(nèi)液壓挖掘機(jī)行業(yè)的現(xiàn)狀，各大公司近年來開發(fā)了許多新產(chǎn)品，引 進(jìn)了國外的一些具有國際先進(jìn)水平的挖掘機(jī)型號。從7國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r來看，液壓挖掘機(jī)有以下發(fā)展趨勢:（1）液壓挖掘機(jī)的大型化和微型化。大型液壓挖掘機(jī)的代表作品有小松的PC8000、三菱的 MS1600、卡特彼勒的 5130 等鏟斗容量 為 40 立方米。為了滿足建筑需要，國外還發(fā)展研究了斗容量在 立方米以下的微型液壓挖掘機(jī)。例如有美國卡特彼勒開發(fā)出來的 微型挖掘機(jī)。（2）開發(fā)液壓挖掘機(jī)的多功能性、多品種、高質(zhì)量、高效率。（3）不斷提高液壓挖掘機(jī)的安全性、舒適性和可靠性。加強(qiáng)對駕駛員的保護(hù)性，使之安全得以保障，改善駕駛員的勞動條件。（4）液壓挖掘機(jī)的節(jié)能性。進(jìn)一步提高液壓系統(tǒng)的能量轉(zhuǎn)換效率，節(jié)約液壓挖掘機(jī)的能量消耗，使其消耗降到最低而不影響液壓挖掘機(jī)的工作效率。（5）迅速發(fā)展智能化液壓挖掘機(jī)，使之能夠完成些自動、半自動操作。 對駕駛員的要求降低，但工作質(zhì)量和效率將大幅度提高。（6）配備先進(jìn)的檢測系統(tǒng)，重視電子技術(shù)、信息技 術(shù)。重 視機(jī)電一體化技術(shù)在液壓挖掘機(jī)上的應(yīng)用，使其得到更好的控制，為液壓 挖掘機(jī)的發(fā)展提供了新的方法，使我國液壓挖掘機(jī)更適 應(yīng)時代的發(fā)展，使其得到進(jìn)一步的發(fā)展。 軟件介紹SolidWorks 軟件是世界上第一個基于 Windows 開 發(fā)的三維 CAD 系統(tǒng)，SolidWorks 軟件簡單易用，深受廣大 設(shè)計師的喜愛 和青睞。它大大縮短了設(shè)計師的設(shè)計時間和其準(zhǔn)確性，它使 專業(yè)從事三維機(jī)械設(shè)計和工程分析的人們更方便和準(zhǔn)確，大大提高了其工作效率。 SolidWorks 軟件的應(yīng)用越來越廣泛，它涉及到各個方面和領(lǐng)域，如教學(xué)、機(jī)械設(shè)計和建筑工程分析等各個領(lǐng)域。目前使用SolidWorks 的人們注冊用戶已達(dá) 30 余萬人，未來也將越來越多。它越來越多的使用率將在全球的軟件市場上占用無比重要的位置。 SolidWorks 擁有十分強(qiáng)大的實(shí)體建模功能。通 過 拉伸、旋轉(zhuǎn)、薄壁特征、高 級抽殼、特征陣列以及打孔等操作來實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的設(shè)計。通過對特征和草圖的動態(tài)修改，用拖拽的方式實(shí)現(xiàn)實(shí)時的設(shè)計修改。三 維草圖功能為掃描、放 樣生成三維草圖路徑，或?yàn)楣艿馈㈦娎|、線和管線生成路徑。 軟件功能強(qiáng)大，組件繁多。Solidworks 提供了一套完整的動態(tài)界面和鼠標(biāo)拖動，大大減少了界面的零亂，而且操作簡單、界面直觀，使之得到廣大設(shè)計師的喜歡和親睞。 。本設(shè)計液壓挖掘機(jī)的三維建模過程及結(jié)構(gòu)分析的云圖都是用 Solidworks 完成的。 課題的主要內(nèi)容文中通過對液壓挖掘機(jī)工作作業(yè)狀況進(jìn)行分析，對其典型工作狀況研究和8分析，應(yīng)用 SolidWorks 軟 件對液壓挖掘機(jī)主要工作裝置機(jī)構(gòu)： 動臂、斗桿和鏟斗進(jìn)行三維建模和挖掘機(jī)機(jī)械手臂進(jìn)行運(yùn)動仿真。（1）完成液壓挖掘機(jī)的結(jié)構(gòu)和工況分析；（2）液壓挖掘機(jī)主要組成部件的三維建模；（3）液壓挖掘機(jī)的虛擬裝配；（4）液壓挖掘機(jī)的運(yùn)動仿真。首先分析液壓挖掘機(jī)的作業(yè)過程和設(shè)計要求，在圖書館查找相關(guān)資料對挖掘機(jī)的工作裝置和典型工況進(jìn)行分析。 液壓挖掘機(jī)的作業(yè)過程液壓挖掘機(jī)(如圖 21 所示)的作業(yè)是通過操縱系統(tǒng)來完成挖掘作業(yè)中的各個動作的操作，操作系統(tǒng)是整個作業(yè)過程的運(yùn)動中樞。液壓挖掘機(jī)的作業(yè)過程過包括以下幾個動作:動臂升降、斗桿收放、鏟斗裝卸、轉(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn)、整機(jī)行走以及其它輔助動作。除了輔助動作( 例如整機(jī)轉(zhuǎn)向等)不需全功率驅(qū)動以外，其它都是液壓挖掘機(jī)的主要動作，要考慮 全功率驅(qū)動。圖21 液壓挖掘機(jī)二維圖液壓挖掘機(jī)的作業(yè)是一個往復(fù)循環(huán)過程，它的工作裝置采用連桿機(jī)構(gòu)原理，各部分的運(yùn)動通過液壓缸的伸縮來完成，使挖掘機(jī)的挖掘空間達(dá)到最大來滿足液壓挖掘機(jī)的挖掘作業(yè)需要。液 壓挖掘機(jī)的挖掘?qū)ο髲?fù)雜多變，實(shí)現(xiàn)主要動作要求時，遇到的阻力也隨之變 化，為了提高工作效率，工作過程中往往要求有兩個9主要動作進(jìn)行復(fù)合 。液壓挖掘機(jī)一個作業(yè)循環(huán)的組成和動作的復(fù)合主要包括:（1）挖掘:液壓挖掘機(jī)工作裝置的鏟斗液壓缸或斗桿液 壓缸進(jìn)行單獨(dú)工作，或者兩者相互配合進(jìn)行挖掘。（2）回轉(zhuǎn)舉升:在回轉(zhuǎn)舉升時動臂缸把動臂舉升，回轉(zhuǎn)液壓馬達(dá)使轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)到合適位置，動桿要同時外放，有時還 要對鏟斗進(jìn)行調(diào)整，此時回轉(zhuǎn)、斗桿、動臂和鏟斗進(jìn)行復(fù)合動作。（3）卸載:鏟斗回轉(zhuǎn)到卸土位置時，轉(zhuǎn)臺制動，用斗桿調(diào)節(jié)卸載半徑和高度，然后鏟斗液壓缸卸載。為了 調(diào)整卸載位置， 還要有動 臂配合，主要是斗桿和 鏟斗的復(fù)合動作， 間以動臂動作。（4）空斗返回:卸載結(jié)束，轉(zhuǎn) 臺反向回轉(zhuǎn)， 動臂液壓缸和斗桿液壓缸進(jìn)行配合動作，把空鏟斗放到新的挖掘位置，此 時是回轉(zhuǎn)、動 臂和斗桿的復(fù)合動作。 液壓挖掘機(jī)工作裝置的設(shè)計原則（1）使用要求隨著技術(shù)進(jìn)步和全球經(jīng)濟(jì)一體化發(fā)展，液壓挖掘機(jī)的性能、質(zhì)量和安全性有了很大的剃刀和改進(jìn)，從而使 現(xiàn)代液壓挖掘機(jī)有了完善的自動控制功能。但液壓挖掘機(jī)的動作復(fù)雜，機(jī)構(gòu)負(fù)載變化大，受到的沖 擊和振 動頻繁，而且 對于挖掘?qū)ο蟮亩鄻有?，溫度、土壤硬度差別大，受到的阻力不一，使用的挖掘力也不相同，因此，應(yīng) 根據(jù)液壓挖掘機(jī)德工作環(huán)境和工作特點(diǎn)，考慮人、 環(huán)境、挖掘機(jī)的協(xié)調(diào)，要提出幾點(diǎn)使用要求，特別 要注意以下幾點(diǎn)： 1) 安全性即挖掘機(jī)啟動或操作開始前，應(yīng)發(fā)出信號，嚴(yán)禁任何人在工作區(qū)停留，工作裝置必須平坦固定，防傾翻穩(wěn)定性好，禁止用鏟斗擊碎堅固物體，禁止在電線等高架設(shè)物下作業(yè)。2) 液壓 挖掘機(jī)發(fā)動機(jī)啟動前要檢查各個裝置是否正常。3) 與周 圍環(huán) 境相協(xié)調(diào)，造成的污染少，禁止任何人在工作區(qū)域停留，以免造成誤傷，形象要美觀。
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