【導(dǎo)讀】工作裝置也有著較高的要求。因此，裝載機(jī)工作裝置的好壞直接影響到勞動(dòng)生。的設(shè)計(jì)制造水平直接影響到整機(jī)的性能。利用ADAMS對(duì)裝載機(jī)工作裝置進(jìn)行。仿真分析不同于傳統(tǒng)的分析方法，借助于虛擬樣機(jī)技術(shù)，可以較為方便的建模，并可以實(shí)現(xiàn)在給定的條件下的運(yùn)動(dòng)，縮短了產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)周期，節(jié)省了開(kāi)發(fā)費(fèi)用，充分發(fā)揮設(shè)計(jì)潛力。并且能夠在設(shè)計(jì)、仿真過(guò)程中發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，從而進(jìn)行完善，

　　

【正文】 可知：當(dāng)仿真時(shí)間為 17 秒時(shí)，鏟斗處于舉升位置的極限位置，此時(shí)斗尖離地面的垂直距離即為裝載機(jī)的最大卸載高度，由圖得：卸載高度為 3m≥,符合標(biāo)準(zhǔn)，仿真結(jié)果正確。 （ 2）裝載機(jī)卸載角的測(cè)量 裝載機(jī)卸載角時(shí)評(píng)價(jià)裝載機(jī)性能好壞的另一個(gè)重要的指標(biāo)。按照相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)鏟斗處于最大提升位置時(shí)，鏟斗地面與水平面之間的夾角為裝載機(jī)的卸載角。裝載機(jī)卸載角的測(cè)量可以通過(guò)建立 ATAN 函數(shù)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)，可以生成一個(gè)角度測(cè)量，如圖所示： 第五 章 裝載機(jī)工作裝 置仿真結(jié)果及分析 25 圖 53 鏟斗斗底平面與水平面夾角 由圖可知，卸載角為 47176。，符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。 （ 3）工作裝置鏟斗提升時(shí)間、總和時(shí)間 ZL50 型號(hào)的裝載機(jī)額定載重量為 5t,再根據(jù)輪胎式裝載機(jī)基本參數(shù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，鏟斗提升時(shí)間應(yīng)小于等于 7s,總和時(shí)間小于等于 13s。由油缸的控制函數(shù)可知，舉升工況的提升時(shí)間為 5s,總和時(shí)間為 ，均符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。 (4)鏟斗舉升時(shí)的平動(dòng)性分析 為了使鏟斗在舉升過(guò)程中不使物料撒落， 平穩(wěn)地運(yùn)輸?shù)剿枰墓ぷ魑恢茫瑯?biāo)準(zhǔn) 規(guī)定在鏟斗上升的過(guò)程中鏟斗的 變化角度一般小于 15176。由動(dòng)臂缸的 step函數(shù)可知，舉升時(shí)間為 9～ 14s,由上圖分析可得，該時(shí)間段內(nèi)鏟斗變化角度接近15176。，平動(dòng)性良好。 （ 5）自動(dòng)放性平分析。 為了使裝載機(jī)在卸載完物料后平穩(wěn)回到初始工作位置，對(duì)回到初始位置 時(shí) 鏟斗 斗底平面與地面的夾角 也有一定的要求，對(duì)于 ZL50 來(lái)說(shuō)，通常要求其切入角小于等于 10176。 ，這保證了鏟斗的斗尖能更好的鏟入料堆 。從圖 5— 3 中 可 得出 ，鏟斗下落后斗底與地面夾角約為 5176。，基本達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。 裝載機(jī)工作裝置的動(dòng)力學(xué)仿真分析 裝載機(jī)工作裝置所受阻力的變化 裝 載機(jī)在工作過(guò)程中，受到插入阻力、崛起阻力等，隨著時(shí)間的增加和物料的增加，鏟斗所受載荷也逐漸逐漸，本小節(jié)討論的是在額定載荷下并且所有阻力為對(duì)稱載荷下、鏟掘方法為一次鏟掘法鏟掘時(shí)的動(dòng)力學(xué)分析。根據(jù)實(shí)際情況，三者的力有時(shí)相互疊加，有時(shí)單獨(dú)作用，最終鏟斗達(dá)到額定載荷。通過(guò)受力分析和 step 控制函數(shù)控制三者的力在規(guī)定范圍內(nèi)變化。插入阻力的控制函數(shù)第五 章 裝載機(jī)工作裝 置仿真結(jié)果及分析 26 為： STEP( time , ,0,140000 )+STEP( time , ,0 , ,140000 )；崛起阻力的控制函數(shù)為： STEP( time , ,0 ,73300 )+STEP( time , , 0,73300)；載荷的控制函數(shù)為： STEP(time,0, ,50000)+STEP(time, ,0,17,50000)。利用 ADAMS 仿真三個(gè)力的曲線如下圖所示： 圖 54 裝載機(jī)工作裝置阻力變化曲線 在上述三個(gè)阻力的作用下，轉(zhuǎn)斗油缸和動(dòng)臂油缸的的受力隨時(shí)間的變化曲線為： 圖 55 工作過(guò)程中對(duì)稱載荷下油缸受力曲線圖 由油缸的控制函數(shù)可知：當(dāng) t 在 ～ 之間 時(shí)，裝載機(jī)處于鏟取階段，此時(shí)油缸受力平穩(wěn)； t 在 ～ 8s 之間時(shí)，裝載機(jī)處于収斗階段，由于鏟斗突然第五 章 裝載機(jī)工作裝 置仿真結(jié)果及分析 27 上提，會(huì)使油缸的力突然增大，這個(gè)時(shí)候?qū)τ透椎臎_擊也最大，轉(zhuǎn)斗油缸和動(dòng)臂油缸的受力達(dá)到峰值，當(dāng)鏟斗離開(kāi)物料堆時(shí)，油缸的受力會(huì)達(dá)到相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)； t 在 9～ 14s 之間時(shí)，轉(zhuǎn)斗油缸閉鎖，動(dòng)臂油缸活塞桿伸長(zhǎng)，裝載機(jī)工作裝置處于舉升階段，在剛剛開(kāi)始動(dòng)作時(shí)，油壓突然增大，會(huì)使動(dòng)臂油缸的受力出現(xiàn)上圖所示的小峰值，由于接下來(lái)動(dòng)臂油缸的運(yùn)動(dòng)為勻速運(yùn)動(dòng)，動(dòng)臂缸的受力比較平穩(wěn)，轉(zhuǎn)斗缸的受力為被動(dòng)力，也較為平穩(wěn)； t 在 ～ 17s 之間 時(shí)，鏟斗下翻，物料突然減小，會(huì)使轉(zhuǎn)斗油缸和動(dòng)臂油缸的受力瞬時(shí)減?。?t 在 22～27s 之間時(shí)，物料已經(jīng)卸載完成，轉(zhuǎn)斗油缸和動(dòng)臂油缸的受力較小，從圖中也可看出，受力曲線比較平穩(wěn)，符合實(shí)際情況。此時(shí)轉(zhuǎn)斗缸閉鎖，動(dòng)臂缸收縮，使裝載機(jī)工作裝置進(jìn)入放平工況，在 t=27 秒時(shí)，達(dá)到初始工作位置，完成一個(gè)工作循環(huán)。 對(duì)稱載荷下兩個(gè)典型工況仿真校核 （ 1）水平插入工況的仿真校核 鏟斗處于該工況時(shí)，有插入阻力的控制函數(shù)、額定載荷的控制函數(shù)及轉(zhuǎn)斗油缸和動(dòng)臂油缸的控制函數(shù)可知，當(dāng) t= 時(shí)，符合第 三 章中所分析的工況 ，轉(zhuǎn)斗油缸和動(dòng)臂油缸的受力在 ADAMS 中 仿真如下圖： 圖 56 水 平插入工況油缸受力曲線 由上圖可知，轉(zhuǎn)斗油缸受力為 200KN，動(dòng)臂油缸受力為： 593KN， 與靜力學(xué)分析結(jié)果轉(zhuǎn)斗油缸受力為 ，動(dòng)臂油缸受力為 ： 接近。 （ 2）舉升工況的仿真校核 鏟斗處于舉升工況的極限位置時(shí)，由動(dòng)臂油缸的控制函數(shù)可得 :在 t=14s 時(shí)，第五 章 裝載機(jī)工作裝 置仿真結(jié)果及分析 28 鏟斗處于該極限工況。 ADAMS 仿真結(jié)果如下圖所示： 圖 57 極限舉升工況油缸受力曲線 由圖得，轉(zhuǎn)斗油缸的受力為 100KN，動(dòng)臂油缸的受力為 300KN，與第三章中靜力學(xué)分析結(jié)果轉(zhuǎn)斗油缸受力為 ，動(dòng)臂油缸受力為： 接近。 裝載機(jī)工作裝置各點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡的仿真分析 仿真分析點(diǎn)的軌跡，可以通過(guò)在裝載機(jī)工作裝置上建立 MARKER 點(diǎn)實(shí)現(xiàn)，這樣某點(diǎn)的軌跡就會(huì)自動(dòng)生成。通過(guò)某一點(diǎn)或某些點(diǎn)的軌跡，可以清楚直觀地了解工作裝置的工作區(qū)域，方便分析裝載機(jī)工作裝置的工作過(guò)程。本論文以斗尖處為例加以說(shuō)明 ,斗尖軌跡如下圖所示： 圖 58 斗尖的運(yùn)動(dòng)軌仿真圖 第六 章 總結(jié)與展望 29 第六章 總結(jié)與展望 課題總結(jié) 本課題主要根據(jù)虛擬樣機(jī)技術(shù) ，對(duì)裝載機(jī)工作裝置進(jìn)行建模，并利用ADAMS 軟件進(jìn)行仿真分析，并得出仿真結(jié)果。 由于輪式裝載機(jī)屬于工程機(jī)械設(shè)備 ,經(jīng)常工作在各種復(fù)雜的工況下工作 ,這就要求其具有良好的適應(yīng)性和可靠性。工作裝置以對(duì)其工作性能以及經(jīng)濟(jì)性等方面都有著重要的意義。本文通過(guò)對(duì) ZL50 輪式裝載機(jī)的工作裝置進(jìn)行仿真分析，得到如下結(jié)論： (1) 本次裝載機(jī)工作裝置的設(shè)計(jì)最大卸載高度為 3000mm，達(dá)到了相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求的最大卸載高度 2900mm。 (2) 分析了工作裝置的動(dòng)力學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)關(guān)系，并對(duì)關(guān)鍵部件加以控制函數(shù)控制，使其在理想范圍內(nèi)運(yùn)動(dòng)。 (3) 經(jīng)過(guò)仿真分析，裝載 機(jī)的平動(dòng)性和自動(dòng)放平性良好。工作裝置運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)、無(wú)干涉，動(dòng)臂從最低位置到最大卸載高度的舉升過(guò)程中，保證鏟斗中的物料無(wú)撒落，在卸載后，動(dòng)臂下放至鏟掘位置，鏟斗能自動(dòng)放平。 (4) 轉(zhuǎn)斗油缸和動(dòng)臂油缸受力 、行程 合理，沒(méi)有超過(guò)極限值。 (5) 在 ADAMS 中仿真的運(yùn)動(dòng)關(guān)系曲線與實(shí)際相符，說(shuō)明了建模的正確性。 在本次的設(shè)計(jì)中，大量采用了尺寸繪圖對(duì)輪式裝載機(jī)工作裝置進(jìn)行了靜力學(xué)分析、運(yùn)動(dòng)分析和計(jì)算?？偨Y(jié)論文的研究工作，基本上完成了裝載機(jī)工作裝置的仿真分析。 展望 對(duì)于裝載機(jī)工作裝置的仿真分析，本論文主要討論了裝載機(jī)的主要的 參數(shù)及油缸的受力等。在生成 ADAMS 模型時(shí)，對(duì)工作裝置進(jìn)行了簡(jiǎn)化處理，鉸接處的銷軸用轉(zhuǎn)動(dòng)副、球面副等代替。這樣會(huì)使在鉸接處的受力與實(shí)際受力有所差別 ，為了更好地模擬實(shí)際運(yùn)動(dòng)的工況，可對(duì)裝載機(jī)工作裝置進(jìn)行實(shí)體建模。 對(duì)于裝載機(jī)工作裝置的受力分析，本文只選取了兩個(gè)工作位置的工況 。 并且，由于定義材料的局限性，各個(gè)鉸接點(diǎn)的受力業(yè)余實(shí)際受力情況有所誤差。因此，可以再將模型，導(dǎo)入 ANSYS 進(jìn)行受力分析，得出各個(gè)鉸接點(diǎn)及零件的受力、應(yīng)力分布圖，這樣會(huì)更加方便地了解到最大應(yīng)力點(diǎn) ，可以幫助設(shè)計(jì)人員更加方便地設(shè)計(jì)工作裝置，使其延 長(zhǎng)使用壽命。 第六 章 總結(jié)與展望 30 同時(shí)，在模擬工作裝置的運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于只有工作裝置的模型，工作裝置向前鏟入的模型無(wú)法模擬?？梢栽诠ぷ餮b置加上輪胎等模型，更加符合實(shí)際運(yùn)動(dòng)工況。參考文獻(xiàn) 31 參考文獻(xiàn) ［ 1］王國(guó)彪，楊力夫．裝載機(jī)工作裝置優(yōu)化設(shè)計(jì)．北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 1996. ［ 2］鄭建榮． ADAMS 虛擬樣機(jī)技術(shù)入門與提高．北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2020. ［ 3］（美） . ．北京：清華大學(xué)出版社， 2020. ［ 4］王國(guó)強(qiáng)，馬若?。摂M樣機(jī)技術(shù)及其在 ADAMS 上的實(shí)踐．西安 ：西北工業(yè)大學(xué)出版社，2020. [5] 陳立平 ,等 .機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)分析及 ADAMS應(yīng)用教程 .北京 :清華大學(xué)出版社 ,2020. [6] 陳立平等 .機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)分析及 ADAMS 應(yīng)用教程 .北京：清華大學(xué)出版社， 2020. [7] 曹超群 . 裝載機(jī)工作裝置虛擬樣機(jī)的實(shí)現(xiàn)策略 . 礦山機(jī)械， 2020，（ 12）． [8] 于碩，閆涵 .裝載機(jī)工作裝置的機(jī)構(gòu)分析 . 工程機(jī)械， 2020，（ 8）： 25～ 27. [9] 段波 . 基于 ADAMS 的裝載機(jī)工作裝置機(jī)液聯(lián)合仿真分析 .制造業(yè)自動(dòng)化 ， 2020 年 6期 ： 38～ 40 [10] 曹超群 . 基于虛擬樣機(jī)的裝載機(jī)工作裝置的設(shè)計(jì) ： [碩士學(xué)位論文 ].遼寧 :大連理工大學(xué)， 2020 [11] 萬(wàn)燕波 . 基于 ADAMS裝載機(jī)工作裝置性能分析 . 黑龍江科技信息 ， 2020年 32期 [12] 王金鳳 . 裝載機(jī)工作裝置動(dòng)力學(xué)仿真分析 . 農(nóng)業(yè)裝備與車輛工程 ， 2020年 第 9期 ： 19～21 [13] 張榮沂 . 基于 MATLAB的裝載機(jī)工作裝置運(yùn)動(dòng)過(guò)程動(dòng)態(tài)仿真 . 黑龍江工程學(xué)院學(xué)報(bào) ，2020年 4期 [14] 張雪華 . 基于虛擬樣機(jī)技術(shù)的裝載機(jī)工作裝置的仿真分析 . 機(jī)械工程與自動(dòng)化 ,2020年 1期 [15] 韓寶菊 . 基于 ADAMS的裝載機(jī)工作裝置的動(dòng)力學(xué)分析與仿真 . 機(jī)械工程與自動(dòng)化 ,2020年 1期 [16] 王少雷 . 輪式裝載機(jī)工作裝置運(yùn)動(dòng)仿真與優(yōu)化設(shè)計(jì) . 中南林業(yè)科技大學(xué) ， 2020 [17] 中華人民共和國(guó)機(jī)械行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) .JB/— [18] 曾慶強(qiáng) . 裝載機(jī)鏟斗鏟掘過(guò)程受力分析 .工程機(jī)械 ,2020年 1月 42卷： 18～ 21 [19] 趙云良 .裝載機(jī)鏟斗插入阻力研究 .昆明工學(xué)院報(bào)， 1991,43～ 46 [20] 張純宇 .礦用裝載機(jī)鏟斗最大插入阻力探討 .礦 山機(jī)械， 1991,2～ 5 [21] 石沛林 .ZL50型裝載機(jī)鏟斗的應(yīng)力分析與結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì) .2020年 6月 39卷， 29～ 33 [22] 中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì) .中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) — 土方機(jī)械 安全 第 4部分：挖掘裝載機(jī)的要求 致謝 32 致謝 經(jīng)過(guò)三個(gè)多月的認(rèn)真鉆研與精心設(shè)計(jì)，在此期間查閱了大批資料和文獻(xiàn)，進(jìn)行了大量畫圖與計(jì)算，最終完成了本次畢業(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)容。首先在此我要衷心地感謝石沛林老師在設(shè)計(jì)過(guò)程中給予我的指導(dǎo)和關(guān)心，從選題到開(kāi)題再到實(shí)際的設(shè)計(jì)過(guò)程中，每一個(gè)環(huán)節(jié)都凝聚了石老師大量的心血。還要感謝我們班上同 學(xué)們對(duì)我的支持，他們?cè)谖矣龅絾?wèn)題的時(shí)候都能夠全心全意的幫助我，在此，表示深深的感謝！ 最后，在此向本次設(shè)計(jì)中關(guān)心、幫助過(guò)我的學(xué)校、老師和同學(xué)表示深深地感謝！