【導讀】工作裝置也有著較高的要求。因此，裝載機工作裝置的好壞直接影響到勞動生。的設計制造水平直接影響到整機的性能。利用ADAMS對裝載機工作裝置進行。仿真分析不同于傳統(tǒng)的分析方法，借助于虛擬樣機技術，可以較為方便的建模，并可以實現(xiàn)在給定的條件下的運動，縮短了產(chǎn)品的開發(fā)周期，節(jié)省了開發(fā)費用，充分發(fā)揮設計潛力。并且能夠在設計、仿真過程中發(fā)現(xiàn)錯誤，從而進行完善，

　　

【正文】 可知：當仿真時間為 17 秒時，鏟斗處于舉升位置的極限位置，此時斗尖離地面的垂直距離即為裝載機的最大卸載高度，由圖得：卸載高度為 3m≥,符合標準，仿真結果正確。 （ 2）裝載機卸載角的測量 裝載機卸載角時評價裝載機性能好壞的另一個重要的指標。按照相關國家標準，當鏟斗處于最大提升位置時，鏟斗地面與水平面之間的夾角為裝載機的卸載角。裝載機卸載角的測量可以通過建立 ATAN 函數(shù)點實現(xiàn)，可以生成一個角度測量，如圖所示： 第五 章 裝載機工作裝 置仿真結果及分析 25 圖 53 鏟斗斗底平面與水平面夾角 由圖可知，卸載角為 47176。，符合相關標準。 （ 3）工作裝置鏟斗提升時間、總和時間 ZL50 型號的裝載機額定載重量為 5t,再根據(jù)輪胎式裝載機基本參數(shù)相關標準，鏟斗提升時間應小于等于 7s,總和時間小于等于 13s。由油缸的控制函數(shù)可知，舉升工況的提升時間為 5s,總和時間為 ，均符合相關標準。 (4)鏟斗舉升時的平動性分析 為了使鏟斗在舉升過程中不使物料撒落， 平穩(wěn)地運輸?shù)剿枰墓ぷ魑恢?，標?規(guī)定在鏟斗上升的過程中鏟斗的 變化角度一般小于 15176。由動臂缸的 step函數(shù)可知，舉升時間為 9～ 14s,由上圖分析可得，該時間段內(nèi)鏟斗變化角度接近15176。，平動性良好。 （ 5）自動放性平分析。 為了使裝載機在卸載完物料后平穩(wěn)回到初始工作位置，對回到初始位置 時 鏟斗 斗底平面與地面的夾角 也有一定的要求，對于 ZL50 來說，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。，基本達到標準要求。 裝載機工作裝置的動力學仿真分析 裝載機工作裝置所受阻力的變化 裝 載機在工作過程中，受到插入阻力、崛起阻力等，隨著時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稱載荷下、鏟掘方法為一次鏟掘法鏟掘時的動力學分析。根據(jù)實際情況，三者的力有時相互疊加，有時單獨作用，最終鏟斗達到額定載荷。通過受力分析和 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 裝載機工作裝 置仿真結果及分析 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 仿真三個力的曲線如下圖所示： 圖 54 裝載機工作裝置阻力變化曲線 在上述三個阻力的作用下，轉(zhuǎn)斗油缸和動臂油缸的的受力隨時間的變化曲線為： 圖 55 工作過程中對稱載荷下油缸受力曲線圖 由油缸的控制函數(shù)可知：當 t 在 ～ 之間 時，裝載機處于鏟取階段，此時油缸受力平穩(wěn)； t 在 ～ 8s 之間時，裝載機處于収斗階段，由于鏟斗突然第五 章 裝載機工作裝 置仿真結果及分析 27 上提，會使油缸的力突然增大，這個時候?qū)τ透椎臎_擊也最大，轉(zhuǎn)斗油缸和動臂油缸的受力達到峰值，當鏟斗離開物料堆時，油缸的受力會達到相對穩(wěn)定的狀態(tài)； t 在 9～ 14s 之間時，轉(zhuǎn)斗油缸閉鎖，動臂油缸活塞桿伸長，裝載機工作裝置處于舉升階段，在剛剛開始動作時，油壓突然增大，會使動臂油缸的受力出現(xiàn)上圖所示的小峰值，由于接下來動臂油缸的運動為勻速運動，動臂缸的受力比較平穩(wěn)，轉(zhuǎn)斗缸的受力為被動力，也較為平穩(wěn)； t 在 ～ 17s 之間 時，鏟斗下翻，物料突然減小，會使轉(zhuǎn)斗油缸和動臂油缸的受力瞬時減?。?t 在 22～27s 之間時，物料已經(jīng)卸載完成，轉(zhuǎn)斗油缸和動臂油缸的受力較小，從圖中也可看出，受力曲線比較平穩(wěn)，符合實際情況。此時轉(zhuǎn)斗缸閉鎖，動臂缸收縮，使裝載機工作裝置進入放平工況，在 t=27 秒時，達到初始工作位置，完成一個工作循環(huán)。 對稱載荷下兩個典型工況仿真校核 （ 1）水平插入工況的仿真校核 鏟斗處于該工況時，有插入阻力的控制函數(shù)、額定載荷的控制函數(shù)及轉(zhuǎn)斗油缸和動臂油缸的控制函數(shù)可知，當 t= 時，符合第 三 章中所分析的工況 ，轉(zhuǎn)斗油缸和動臂油缸的受力在 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，動臂油缸受力為： 593KN， 與靜力學分析結果轉(zhuǎn)斗油缸受力為 ，動臂油缸受力為 ： 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，由動臂油缸的控制函數(shù)可得 :在 t=14s 時，第五 章 裝載機工作裝 置仿真結果及分析 28 鏟斗處于該極限工況。 ADAMS 仿真結果如下圖所示： 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，動臂油缸的受力為 300KN，與第三章中靜力學分析結果轉(zhuǎn)斗油缸受力為 ，動臂油缸受力為： 接近。 裝載機工作裝置各點運動軌跡的仿真分析 仿真分析點的軌跡，可以通過在裝載機工作裝置上建立 MARKER 點實現(xiàn)，這樣某點的軌跡就會自動生成。通過某一點或某些點的軌跡，可以清楚直觀地了解工作裝置的工作區(qū)域，方便分析裝載機工作裝置的工作過程。本論文以斗尖處為例加以說明 ,斗尖軌跡如下圖所示： 圖 58 斗尖的運動軌仿真圖 第六 章 總結與展望 29 第六章 總結與展望 課題總結 本課題主要根據(jù)虛擬樣機技術 ，對裝載機工作裝置進行建模，并利用ADAMS 軟件進行仿真分析，并得出仿真結果。 由于輪式裝載機屬于工程機械設備 ,經(jīng)常工作在各種復雜的工況下工作 ,這就要求其具有良好的適應性和可靠性。工作裝置以對其工作性能以及經(jīng)濟性等方面都有著重要的意義。本文通過對 ZL50 輪式裝載機的工作裝置進行仿真分析，得到如下結論： (1) 本次裝載機工作裝置的設計最大卸載高度為 3000mm，達到了相關標準要求的最大卸載高度 2900mm。 (2) 分析了工作裝置的動力學、運動學關系，并對關鍵部件加以控制函數(shù)控制，使其在理想范圍內(nèi)運動。 (3) 經(jīng)過仿真分析，裝載 機的平動性和自動放平性良好。工作裝置運動平穩(wěn)、無干涉，動臂從最低位置到最大卸載高度的舉升過程中，保證鏟斗中的物料無撒落，在卸載后，動臂下放至鏟掘位置，鏟斗能自動放平。 (4) 轉(zhuǎn)斗油缸和動臂油缸受力 、行程 合理，沒有超過極限值。 (5) 在 ADAMS 中仿真的運動關系曲線與實際相符，說明了建模的正確性。 在本次的設計中，大量采用了尺寸繪圖對輪式裝載機工作裝置進行了靜力學分析、運動分析和計算。總結論文的研究工作，基本上完成了裝載機工作裝置的仿真分析。 展望 對于裝載機工作裝置的仿真分析，本論文主要討論了裝載機的主要的 參數(shù)及油缸的受力等。在生成 ADAMS 模型時，對工作裝置進行了簡化處理，鉸接處的銷軸用轉(zhuǎn)動副、球面副等代替。這樣會使在鉸接處的受力與實際受力有所差別 ，為了更好地模擬實際運動的工況，可對裝載機工作裝置進行實體建模。 對于裝載機工作裝置的受力分析，本文只選取了兩個工作位置的工況 。 并且，由于定義材料的局限性，各個鉸接點的受力業(yè)余實際受力情況有所誤差。因此，可以再將模型，導入 ANSYS 進行受力分析，得出各個鉸接點及零件的受力、應力分布圖，這樣會更加方便地了解到最大應力點 ，可以幫助設計人員更加方便地設計工作裝置，使其延 長使用壽命。 第六 章 總結與展望 30 同時，在模擬工作裝置的運動時，由于只有工作裝置的模型，工作裝置向前鏟入的模型無法模擬?？梢栽诠ぷ餮b置加上輪胎等模型，更加符合實際運動工況。參考文獻 31 參考文獻 ［ 1］王國彪，楊力夫．裝載機工作裝置優(yōu)化設計．北京：機械工業(yè)出版社， 1996. ［ 2］鄭建榮． ADAMS 虛擬樣機技術入門與提高．北京：機械工業(yè)出版社， 2020. ［ 3］（美） . ．北京：清華大學出版社， 2020. ［ 4］王國強，馬若丁．虛擬樣機技術及其在 ADAMS 上的實踐．西安 ：西北工業(yè)大學出版社，2020. [5] 陳立平 ,等 .機械系統(tǒng)動力學分析及 ADAMS應用教程 .北京 :清華大學出版社 ,2020. [6] 陳立平等 .機械系統(tǒng)動力學分析及 ADAMS 應用教程 .北京：清華大學出版社， 2020. [7] 曹超群 . 裝載機工作裝置虛擬樣機的實現(xiàn)策略 . 礦山機械， 2020，（ 12）． [8] 于碩，閆涵 .裝載機工作裝置的機構分析 . 工程機械， 2020，（ 8）： 25～ 27. [9] 段波 . 基于 ADAMS 的裝載機工作裝置機液聯(lián)合仿真分析 .制造業(yè)自動化 ， 2020 年 6期 ： 38～ 40 [10] 曹超群 . 基于虛擬樣機的裝載機工作裝置的設計 ： [碩士學位論文 ].遼寧 :大連理工大學， 2020 [11] 萬燕波 . 基于 ADAMS裝載機工作裝置性能分析 . 黑龍江科技信息 ， 2020年 32期 [12] 王金鳳 . 裝載機工作裝置動力學仿真分析 . 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的裝載機工作裝置運動過程動態(tài)仿真 . 黑龍江工程學院學報 ，2020年 4期 [14] 張雪華 . 基于虛擬樣機技術的裝載機工作裝置的仿真分析 . 機械工程與自動化 ,2020年 1期 [15] 韓寶菊 . 基于 ADAMS的裝載機工作裝置的動力學分析與仿真 . 機械工程與自動化 ,2020年 1期 [16] 王少雷 . 輪式裝載機工作裝置運動仿真與優(yōu)化設計 . 中南林業(yè)科技大學 ， 2020 [17] 中華人民共和國機械行業(yè)標準 .JB/— [18] 曾慶強 . 裝載機鏟斗鏟掘過程受力分析 .工程機械 ,2020年 1月 42卷： 18～ 21 [19] 趙云良 .裝載機鏟斗插入阻力研究 .昆明工學院報， 1991,43～ 46 [20] 張純宇 .礦用裝載機鏟斗最大插入阻力探討 .礦 山機械， 1991,2～ 5 [21] 石沛林 .ZL50型裝載機鏟斗的應力分析與結構優(yōu)化設計 .2020年 6月 39卷， 29～ 33 [22] 中國國家標準化管理委員會 .中華人民共和國國家標準 — 土方機械 安全 第 4部分：挖掘裝載機的要求 致謝 32 致謝 經(jīng)過三個多月的認真鉆研與精心設計，在此期間查閱了大批資料和文獻，進行了大量畫圖與計算，最終完成了本次畢業(yè)設計內(nèi)容。首先在此我要衷心地感謝石沛林老師在設計過程中給予我的指導和關心，從選題到開題再到實際的設計過程中，每一個環(huán)節(jié)都凝聚了石老師大量的心血。還要感謝我們班上同 學們對我的支持，他們在我遇到問題的時候都能夠全心全意的幫助我，在此，表示深深的感謝！ 最后，在此向本次設計中關心、幫助過我的學校、老師和同學表示深深地感謝！