【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 動(dòng)臂旋轉(zhuǎn)副斗桿油缸缸筒動(dòng)臂旋轉(zhuǎn)副斗桿油缸活塞桿斗桿油缸缸筒滑動(dòng)副斗桿動(dòng)臂旋轉(zhuǎn)副斗桿油缸活塞桿斗桿旋轉(zhuǎn)副轉(zhuǎn)錘油缸活塞桿轉(zhuǎn)錘油缸缸筒滑動(dòng)副轉(zhuǎn)錘油缸活塞桿連桿旋轉(zhuǎn)副連桿搖桿旋轉(zhuǎn)副搖桿斗桿旋轉(zhuǎn)副破碎錘斗桿旋轉(zhuǎn)副破碎錘連桿旋轉(zhuǎn)副添加了符合實(shí)際情況的運(yùn)動(dòng)副可以對(duì)其進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真分析了，液壓破碎機(jī)的動(dòng)力來(lái)自動(dòng)臂油缸、斗杠油缸和轉(zhuǎn)錘油缸產(chǎn)生的液壓驅(qū)動(dòng)力提供的，通過(guò)調(diào)節(jié)液壓缸來(lái)控制液壓破碎機(jī)的工作。UG中將實(shí)際運(yùn)動(dòng)函數(shù)模型轉(zhuǎn)換為UG運(yùn)動(dòng)仿真中的階躍STEP運(yùn)動(dòng)控制函數(shù)，從而控制機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。STEP函數(shù)格式如下：STEP (x, x0, h0, x1, h1) 其中，x ―自變量，可以是時(shí)間或時(shí)間的任一函數(shù) x0 ―自變量的STEP函數(shù)開(kāi)始值，可以是常數(shù)或函數(shù)表達(dá)式或設(shè)計(jì)變量； x1 ―自變量的STEP函數(shù)結(jié)束值，可以是常數(shù)、函數(shù)表達(dá)式或設(shè)計(jì)變量 h0 ― STEP函數(shù)的初始值，可以是常數(shù)、設(shè)計(jì)變量或其它函數(shù)表達(dá)式 h1 ― STEP函數(shù)的最終值，可以是常數(shù)、設(shè)計(jì)變量或其它函數(shù)表達(dá)式因?yàn)橐簤浩扑闄C(jī)工作尺寸只涉及到平面，不考慮液壓破碎機(jī)的回轉(zhuǎn)動(dòng)作，依據(jù)各油缸的理論行程、仿真過(guò)程避免發(fā)生干涉及獲得工作范圍原則將三個(gè)液壓缸驅(qū)動(dòng)函數(shù)設(shè)置如下：動(dòng)臂油缸STEP函數(shù)設(shè)置：STEP(time,5,0,10,200)+STEP(time,20,0,30,850)+STEP(time,40,0,50,850)+STEP(time,55,0, 60,200)斗桿油缸STEP函數(shù)設(shè)置：STEP(time,5,0,10,800)+STEP(time,30,0,35,550)+STEP(time,35,0,40,550)+STEP(time,55,0, 60,800)轉(zhuǎn)錘油缸STEP函數(shù)設(shè)置：STEP(time,5,0,10,250)+STEP(time,55,0,60,250)將STEP函數(shù)分別添加到油缸的滑動(dòng)副驅(qū)動(dòng)中，分別設(shè)置好動(dòng)臂油缸、斗桿油缸和轉(zhuǎn)錘油缸的STEP函數(shù)，、。 、首先調(diào)整動(dòng)臂油缸全伸，斗桿油缸與轉(zhuǎn)錘油缸全縮，使破碎錘達(dá)到最高點(diǎn)，接著調(diào)整動(dòng)臂油缸全縮，斗桿油缸伸至使破碎錘達(dá)到最低點(diǎn)。最后調(diào)整動(dòng)臂油缸、斗桿油缸、轉(zhuǎn)錘油缸使液壓破碎機(jī)回到原位。在UG的運(yùn)動(dòng)仿真模塊對(duì)其進(jìn)行求解運(yùn)算。仿真結(jié)束后，可在動(dòng)畫(huà)中觀看仿真結(jié)果。利用UG仿真模塊中的作圖功能選取破碎錘為對(duì)象，定義Y軸為破碎錘Y方向的位移，定義X軸為破碎錘X方向的位移。 XY平面最大工作范圍運(yùn)動(dòng)仿真軌跡圖 根據(jù)液壓破碎機(jī)工作范圍軌跡圖，研究其工作區(qū)域，分析可得到破碎錘最遠(yuǎn)工作位置，破碎錘最低工作位置與最高工作位置等極限工作尺寸，現(xiàn)對(duì)其液壓破碎錘位于離回轉(zhuǎn)平臺(tái)最遠(yuǎn)位置并垂直工作下的工況進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真。為了模擬實(shí)際工作狀態(tài)加入回轉(zhuǎn)動(dòng)作。添加簡(jiǎn)化回轉(zhuǎn)裝置，并將其在UG運(yùn)動(dòng)仿真模塊中設(shè)置為固定連桿。將底座與回轉(zhuǎn)裝置設(shè)置為旋轉(zhuǎn)副。根據(jù)其工況將液壓缸驅(qū)動(dòng)函數(shù)設(shè)置如下：動(dòng)臂油缸STEP函數(shù)設(shè)置：STEP(time,5,0,10,300)+STEP(time,15,0,30,300)斗桿油缸STEP函數(shù)設(shè)置：STEP(time,5,0,9,700)+STEP(time,20,0,30,700)轉(zhuǎn)錘油缸STEP函數(shù)設(shè)置：STEP( time,5,0,10,240)+STEP(time,20,0,25,240)回轉(zhuǎn)裝置STEP函數(shù)設(shè)置：STEP( time,0,0,5,50)+STEP(time,30,0,35,50)將STEP函數(shù)分別添加到油缸的滑動(dòng)副驅(qū)動(dòng)中，、。 、首先使回轉(zhuǎn)臺(tái)回轉(zhuǎn)，再調(diào)整動(dòng)臂油缸和斗桿油缸且斗桿油缸全縮，使破碎錘達(dá)到最遠(yuǎn)，接著調(diào)整轉(zhuǎn)錘油缸使破碎錘垂直工作。最后調(diào)整動(dòng)臂油缸、斗桿油缸、轉(zhuǎn)錘油缸、回到裝置使液壓破碎機(jī)回到原位。將其工況下的STEP函數(shù)和受力輸入滑動(dòng)副中并求解。可在動(dòng)畫(huà)中觀看仿真結(jié)果了解其工作過(guò)程。經(jīng)過(guò)液壓破碎機(jī)的運(yùn)動(dòng)仿真作鉸點(diǎn)處旋轉(zhuǎn)副受力曲線，。 由以上幾個(gè)主要鉸點(diǎn)的受力曲線可知，5s到15s這時(shí)間段中，各個(gè)鉸點(diǎn)的受力情況變化顯著，說(shuō)明動(dòng)臂在此時(shí)間段內(nèi)受力逐漸增大之后減小，由受力曲線圖可知，105N,105N，105N。該組曲線顯示了液壓破碎機(jī)最遠(yuǎn)工況時(shí)的受力情況，也為之后的有限元分析提供了依據(jù)。 本章利用UG對(duì)液壓破碎機(jī)進(jìn)行三維建模并裝配，通過(guò)UG的運(yùn)動(dòng)仿真模塊，添加運(yùn)動(dòng)副與驅(qū)動(dòng)建立液壓破碎機(jī)的運(yùn)動(dòng)仿真，根據(jù)各個(gè)液壓缸的行程和工作時(shí)間，合理設(shè)置液壓缸的驅(qū)動(dòng)函數(shù)，研究液壓破碎機(jī)的工作區(qū)域，對(duì)其工作裝置工作范圍的運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行仿真繪制，分析可得到破碎錘最遠(yuǎn)工作位置，破碎錘最低工作位置與最高工作位置等極限工作尺寸的仿真值，并按最遠(yuǎn)工況分析其受力情況，展現(xiàn)了液壓破碎機(jī)工作保證其運(yùn)動(dòng)無(wú)干涉，為了接下來(lái)的有限元分析提供了依據(jù)和驗(yàn)證其設(shè)計(jì)的合理性。第三章 動(dòng)臂的有限元分析 有限元分析的簡(jiǎn)介 有限元分析的概念有限元法是一種高效能、常用的計(jì)算方法。有限元法在早期是以變分原理為基礎(chǔ)發(fā)展起來(lái)的，所以它廣泛地應(yīng)用于以拉普拉斯方程和泊松方程所描述的各類物理場(chǎng)中?；舅枷胧怯山饨o定的泊松方程化為求解泛函的極值問(wèn)題。有限元分析的原理是將連續(xù)的求解域離散為一組單元的組合體，用在每個(gè)單元內(nèi)假設(shè)的近似函數(shù)來(lái)分片的表示求解域上待求的未知場(chǎng)函數(shù)，近似函數(shù)通常由未知場(chǎng)函數(shù)及其導(dǎo)數(shù)在單元各節(jié)點(diǎn)的數(shù)值插值函數(shù)來(lái)表達(dá)。從而使一個(gè)連續(xù)的無(wú)限自由度問(wèn)題變成離散的有限自由度問(wèn)題。將有限元法引入產(chǎn)品和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是CAE的重要組成部分。傳統(tǒng)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)流程與現(xiàn)代設(shè)計(jì)中采用CAE技術(shù)后的設(shè)計(jì)流程對(duì)比可知，從產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)方案對(duì)比、樣機(jī)測(cè)試到加工制造，可以把有限元仿真和優(yōu)化設(shè)計(jì)方法貫穿整個(gè)產(chǎn)品的全部過(guò)程，把傳統(tǒng)產(chǎn)品設(shè)計(jì)方法中的從概念設(shè)計(jì)到樣機(jī)測(cè)試，再返回修改的大循環(huán)過(guò)程，演化成平行于每一個(gè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的精確分析及其優(yōu)化，減少了設(shè)計(jì)過(guò)程中的缺陷和不足，大大提高了產(chǎn)品的質(zhì)量和可靠性。 NX Nastran簡(jiǎn)介Nastran，即NASA 結(jié)構(gòu)分析系統(tǒng)，是1966年美國(guó)國(guó)家航空航天局(NASA)為了滿足當(dāng)時(shí)航空航天工業(yè)對(duì)結(jié)構(gòu)分析的迫切需求，有多家軟件開(kāi)發(fā)商參與了結(jié)構(gòu)分析求解器的開(kāi)發(fā)過(guò)程。 NX Nastran適用于需要完成大量流程化分析計(jì)算的用戶。它的特點(diǎn)是靈活，可靠并能同大量的其他分析軟件協(xié)同運(yùn)作，形成統(tǒng)一高效的分析流程，并在整個(gè)流程中承擔(dān)核心求解功能。它的數(shù)據(jù)格式可以在絕大多數(shù)的CAE軟件中識(shí)別和使用，使得同其他CAE使用者交換數(shù)據(jù)的方式靈活方便，大大減少了數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和共享的工作量。由于UG自帶NX Nastran，使用UG建?？刹恍柁D(zhuǎn)換無(wú)縫連接減少模型導(dǎo)入信息丟失,本文選用NX Nastran進(jìn)行有限元分析。 動(dòng)臂的靜態(tài)分析液壓破碎機(jī)作業(yè)時(shí)，通過(guò)鉸接處的轉(zhuǎn)動(dòng)和液壓缸的舉升相互配合進(jìn)行不同工況的作業(yè)，為了更好分析，本文通過(guò)運(yùn)動(dòng)仿真選取三種典型工況進(jìn)行比較。工況一，斗桿位于斗桿缸作用力臂最大處。 工況二。工況三。計(jì)算工況一各鉸點(diǎn)受力、D、F鉸點(diǎn)添加力來(lái)表達(dá)動(dòng)臂的受力。B、D、F鉸點(diǎn)受力由液壓破碎錘所產(chǎn)生的最大沖擊力確定。根據(jù)參考液壓破碎錘型號(hào)驚天GT60參數(shù)為：釬桿直徑100mm，釬桿重量57kg，工作量：736880/kg，工作流量80110i/min，工作壓力1517MPa，沖擊頻率611Hz。179。，機(jī)重1116t。再由破碎錘活塞上端與液壓油的接觸