【導(dǎo)讀】短的同時(shí)，產(chǎn)品質(zhì)量成為企業(yè)能否在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中取勝的關(guān)鍵因素。施工作業(yè)單位的青睞。國(guó)外著名廠家的液壓挖掘機(jī)在設(shè)計(jì)方法上重視試驗(yàn)研究工。作，重視電子計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用，而國(guó)內(nèi)的廠家則更多的停留在測(cè)繪仿制階段，業(yè)實(shí)現(xiàn)快速設(shè)計(jì)的最佳方案。本論文對(duì)挖掘機(jī)工作裝置進(jìn)行建模、裝配，并對(duì)動(dòng)臂進(jìn)行參數(shù)化分析。機(jī)進(jìn)行順序動(dòng)作和復(fù)合動(dòng)作的運(yùn)動(dòng)學(xué)與動(dòng)力學(xué)仿真分析。將虛擬樣機(jī)技術(shù)引入到。于改進(jìn)原有產(chǎn)品的設(shè)計(jì)，或進(jìn)行新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)研制，對(duì)提高此類(lèi)。工作裝置的參數(shù)化建模........

　　

【正文】 檢驗(yàn)正確。 仿真分析概述 1．仿真類(lèi)型 ADAMS／ View 自動(dòng)地調(diào)用 ADAMS／ Solver 求解程序來(lái)完成仿真分析，其仿真類(lèi)型有以下 4 種： (1) 動(dòng)力學(xué)分析 (Dynamic)：通過(guò)求解一系列非線性的微分和代數(shù)方程，仿真分析自由度大于零的復(fù)雜系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)和各種力。 (2) 運(yùn)動(dòng)學(xué)分析 (Kinematic)：通過(guò)求解一系列代數(shù)方程，仿真分析自由度等于零、有確定運(yùn)動(dòng)的系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)。 (3) 靜態(tài)分析 (Static)：通過(guò)力平衡條件，求解構(gòu)件各種作用力達(dá)到平衡的位置。 (4) 裝配分析 (Assemble)：用于發(fā)現(xiàn)糾正在裝配和操作過(guò)程中的錯(cuò)誤連接，以及不恰 當(dāng)?shù)某跏紬l件。 課件之家精心整理資料 歡迎你的欣賞 課件之家精心整理資料 歡迎你的欣 賞 2．仿真分析方式 ADAMS/View 有兩種仿真分析方式：交互式和按劇本進(jìn)行仿真分析。交互式仿真分析是最方便和迅速的樣機(jī)仿真分析方法，在進(jìn)行交互式仿真分析時(shí)，只需要輸入仿真類(lèi)型、仿真分析時(shí)間和輸出仿真結(jié)果的頻率這幾個(gè)參數(shù)，就可以進(jìn)行樣機(jī)仿真分析，初始的仿真分析往往都采用這種方式。隨著分析的深入，可以采用按劇本進(jìn)行仿真分析的方式。對(duì)于希望按照一套預(yù)先設(shè)置好的仿真參數(shù)，反復(fù)進(jìn)行仿真分析的場(chǎng)合，使用仿真劇本是比較方便的。 工作裝置的運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真分析 運(yùn)動(dòng)學(xué)研究的是物體的位移、速度和加速度的關(guān) 系，因此對(duì)挖掘機(jī)工作裝置運(yùn)動(dòng)學(xué)的仿真分析任務(wù)是對(duì)已建立的工作裝置虛擬樣機(jī)模型，按主動(dòng)件的位置、速度和加速度來(lái)確定從動(dòng)件或從動(dòng)件上指定點(diǎn)的位置、速度和加速度。 在運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真中， ADAMS/Solver 只解最少的代數(shù)方程，因此，對(duì)于運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真系統(tǒng)的自由度必須為零。 對(duì)于挖掘機(jī)的運(yùn)動(dòng)仿真，為了能夠使模型真實(shí)反映實(shí)際機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，必須精確地描述驅(qū)動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。如動(dòng)臂缸收縮到一定位置后不動(dòng)，斗桿缸和鏟斗缸運(yùn)動(dòng)到一定位置，并開(kāi)始挖掘作業(yè)，然后提升、卸載等運(yùn)動(dòng)。對(duì)于這類(lèi)多自由度問(wèn)題，可以分為多個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程，每個(gè)過(guò)程只有 單個(gè)自由度，每個(gè)過(guò)程最后的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)均作為下一個(gè)過(guò)程的初始條件，這種分割的辦法雖然繁瑣但運(yùn)動(dòng)形式清晰明了，對(duì)需要重點(diǎn)研究某一運(yùn)動(dòng)過(guò)程很方便。 液壓挖掘機(jī)反鏟裝置的幾何位置取決于動(dòng)臂液壓缸的長(zhǎng)度、斗桿液壓缸的長(zhǎng)度和鏟斗液壓缸的長(zhǎng)度。顯然，當(dāng)三者長(zhǎng)度為某一組確定值時(shí)反鏟裝置就相應(yīng)處于一個(gè)確定的幾何位置。液壓挖掘機(jī)反鏟工作液壓缸運(yùn)動(dòng)參數(shù)如下：（單位 mm） 動(dòng)臂行程： 690，斗桿行程： 1300，鏟斗行程： 614。 對(duì)于液壓挖掘機(jī)來(lái)說(shuō)，一般有兩種挖掘工作方式：順序動(dòng)作方式和復(fù)合動(dòng)作方式。順序動(dòng)作方式是指在挖掘機(jī) 工作的時(shí)候各個(gè)油缸是依次按順序動(dòng)作收縮或伸出。而復(fù)合動(dòng)作方式是指在挖掘機(jī)工作的時(shí)候，各個(gè)油缸是同時(shí)動(dòng)作的，同時(shí)動(dòng)作的有兩個(gè)或三個(gè)油缸。這種工作方式極大的利用了發(fā)動(dòng)機(jī)及油泵的功率，節(jié)約了工作時(shí)間，極大地提高了工作效率。所以在一般正式挖掘作業(yè)中使用較多。 對(duì)于順序動(dòng)作方式，一般用來(lái)檢驗(yàn)挖掘機(jī)的挖掘范圍，測(cè)定挖掘機(jī)的主要作業(yè)尺寸：最大挖掘半徑、最大挖掘深度、最大挖掘高度。 最大挖掘半徑是指挖掘機(jī)的回轉(zhuǎn)中心到鏟斗斗齒尖所能伸出的最遠(yuǎn)點(diǎn)間的距課件之家精心整理資料 歡迎你的欣賞 課件之家精心整理資料 歡迎你的欣 賞 離；最大挖掘深度是指鏟斗在停機(jī)面以下所能達(dá)到的最低點(diǎn)到停機(jī)面 的距離，此時(shí)，動(dòng)臂、鏟斗的三個(gè)油缸活塞桿全部收回，斗桿進(jìn)行旋轉(zhuǎn)；最大挖掘高度是指工作裝置處于最大舉升高度時(shí)，鏟斗斗齒尖端至停機(jī)面的距離，此時(shí)，動(dòng)臂油缸活塞桿全伸出，而斗桿與鏟斗油缸的活塞桿全部收回。 對(duì)于反鏟型挖掘機(jī)來(lái)說(shuō)，主要用于挖掘停機(jī)面以下的土壤 (如建筑基坑、溝渠等 )，因此最大挖掘深度和最大挖掘半徑是其主要的作業(yè)尺寸，也是工程設(shè)計(jì)中所要優(yōu)先考慮的設(shè)計(jì)參數(shù)。 以下主要針對(duì)液壓挖掘機(jī)虛擬樣機(jī)，采用順序動(dòng)作方式來(lái)計(jì)算檢驗(yàn)挖掘機(jī)的挖掘工作范圍，測(cè)定挖掘機(jī)的主要作業(yè)尺寸：最大挖掘半徑、最大挖掘深度 、最大挖掘高度。 各個(gè)液壓油缸間的驅(qū)動(dòng)方程，以 ADAMS 提供的階躍函數(shù) STEP 函數(shù)來(lái)表示，其中階躍函數(shù)的設(shè)置格式為： STEP(A， X0， H0， X1， H1) 參數(shù)說(shuō)明： A — 自變量，可以是時(shí)間或時(shí)間的任意函數(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。 圖像表示如圖 45： 圖 45 STEP 函數(shù)表示 STEP函數(shù)在實(shí)際的運(yùn)用過(guò)程中，它有兩種表示方法，一種是嵌入式： STEP(A， x0， h0， xl， (STEP(A， xl， hl， x2， (STEP(A， x2， h2， x3， h2))))) 課件之家精心整理資料 歡迎你的欣賞 課件之家精心整理資料 歡迎你的欣 賞 (可以嵌套更多的 ) 另一種就是增量式： STEP(A， x0， h0， xl， h1)+STEP(A， xl， h2， x2， h3)+STEP(A， x2， h4， x3， h5)+? 首先在 ADAMS/view 中，在鏟斗中齒尖部位創(chuàng)建一個(gè) MARKER 標(biāo)記點(diǎn)，如圖 46所 示，并在此標(biāo)記點(diǎn)上建立一個(gè)測(cè)量 (measure)，定義測(cè)量特征為移動(dòng)位移(Translational displacement)，在測(cè)量分量中分別選取 Y 和 Z，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行一次仿真就可獲得挖掘機(jī)的作業(yè)范圍和主要作業(yè)尺寸。 圖 46齒尖測(cè)量點(diǎn)示意圖 對(duì)于順序測(cè)量，在 ADAMS 中的仿真思路是：對(duì)于動(dòng)臂油缸、斗桿油缸、鏟斗油缸驅(qū)動(dòng)分別建立不同的 STEP 函數(shù)表示，來(lái)調(diào)節(jié)油缸的伸縮行程，以獲得挖掘機(jī)的工作范圍。在油缸移動(dòng)副約束處添加移動(dòng)驅(qū)動(dòng) (Translational joint motion)，運(yùn)動(dòng)方式為位移 (displacement)，運(yùn)動(dòng)函數(shù)輸入為相應(yīng)的 STEP 函數(shù)。各個(gè)油缸的STEP 函數(shù)的具體設(shè)置如下： 定義動(dòng)臂油缸上的驅(qū)動(dòng)方程 STEP 函數(shù)為： STEP(time， 0， 0， 5， 500)+STEP(time， 5， 0， 6， 690)+ STEP(time， 6， 0， 10， 0)+STEP(time， 10， 0， 13， 0)+ STEP(time， 13， 0， 16， 690)+STEP(time， 16， 0， 19， 0)+ STEP(time， 19， 0， 22， 0)+STEP(time， 22， 0， 25， 0) 定義斗桿油缸上的驅(qū)動(dòng)方程 STEP 函數(shù)為： STEP(time， 0， 1300， 5， 1300)+STEP(time， 5， 0， 6， 0)+ STEP(time， 6， 0， 10， 1000)+STEP(time， 10， 0， 13， 0)+ 課件之家精心整理資料 歡迎你的欣賞 課件之家精心整理資料 歡迎你的欣 賞 STEP(time， 13， 0， 16， 0)+STEP(time， 16， 0， 19， 0)+ STEP(time， 19， 0， 22， 1000)+STEP(time， 22， 0， 25， 0) 定義鏟斗油缸上的驅(qū)動(dòng)方程 STEP 函數(shù)為： STEP(time， 0， 614， 5， 614)+STEP(time， 5， 0， 6， 0)+ STEP(time， 6， 0， 10， 0)+STEP(time， 10， 0， 13， 414)+ STEP(time， 13， 0， 16， 0)+STEP(time， 16， 0， 19， 200)+ STEP(time， 19， 0， 22， 0)+STEP(time， 22， 0， 25， 690) 以上 STEP 函數(shù)表述中，各項(xiàng)定義的依據(jù)是挖掘機(jī)各個(gè)油缸的理論行程、仿真過(guò)程避免發(fā)生構(gòu)件的干涉原則以及獲得最大工作范 圍原則等。為了得到準(zhǔn)確的運(yùn)動(dòng)參數(shù)，在進(jìn)行順序工作方式仿真的時(shí)候，不考慮回轉(zhuǎn)動(dòng)作。對(duì)以上所建立的各油缸驅(qū)動(dòng)函數(shù)在 ADAMS 中曲線表示如圖 4圖 4圖 49 所示。這些函數(shù)的給出是以挖掘機(jī)工作裝置實(shí)際運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)和挖掘機(jī)油缸的理論行程為主要依據(jù)的。 圖 47動(dòng)臂油缸函數(shù)曲線 圖 48 斗桿油缸函數(shù)曲線 課件之家精心整理資料 歡迎你的欣賞 課件之家精心整理資料 歡迎你的欣 賞 圖 49 鏟斗油缸函數(shù)曲線 在設(shè)置好驅(qū)動(dòng)后，運(yùn)行 ADAMS 軟件的仿真模塊 ADAMS/Solver，進(jìn)行仿真運(yùn)算。仿真結(jié)束后，在動(dòng)畫(huà)回放 Animation 中觀看仿真結(jié)果，并跟蹤鏟斗齒尖標(biāo)記點(diǎn)MARKER_1006，即可在 YZ 平面內(nèi)繪制挖掘機(jī)工作范圍，如圖 410 所示。 圖 410 工作裝置的作業(yè)軌跡 在利用標(biāo)記點(diǎn)得到挖掘機(jī)工作范圍后，利用 ADAMS的添加曲線功能獲得挖掘機(jī)的主要作業(yè)尺寸。根據(jù)挖掘機(jī)在 Y、 Z平面內(nèi)工作范圍，分解出斗齒上標(biāo)記點(diǎn)在 Y、課件之家精心整理資料 歡迎你的欣賞 課件之家精心整理資料 歡迎你的欣 賞 Z方向上的位移，圖 411所示為斗齒尖標(biāo)記點(diǎn)在 Y、 Z方向上位移變化曲線。從圖上可以得出最大挖掘半徑、最大挖掘深度、最大挖掘高度等挖掘機(jī)特殊作業(yè)尺寸值。 圖 411 斗齒尖標(biāo)記點(diǎn) Y和 Z方向位移曲線圖 表 41液壓挖 掘機(jī)主要作業(yè)尺寸測(cè)量 單位： mm 測(cè)量 項(xiàng)目 最大挖掘 半徑 最大挖掘 深度 最大挖掘 高度 仿真值 無(wú)論動(dòng)臂油缸、斗桿油缸、鏟斗油缸，在實(shí)際操作中均能根據(jù)需要實(shí)現(xiàn)復(fù)合動(dòng)作。因此對(duì)于高效挖掘作業(yè)，主要運(yùn)用挖掘機(jī)的復(fù)合動(dòng)作工作方式，一般運(yùn)用兩個(gè)和兩個(gè)以上的運(yùn)動(dòng)部件在動(dòng)作，這樣不但可以節(jié)約作業(yè)循環(huán)時(shí)間，還可以提高工作效率。通過(guò)設(shè)置動(dòng)臂油缸驅(qū)動(dòng)、斗桿油缸驅(qū)動(dòng)、鏟斗油缸驅(qū)動(dòng)和回轉(zhuǎn)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的 STEP函數(shù)，以達(dá)到控制油缸的 動(dòng)作過(guò)程的目的，來(lái)實(shí)現(xiàn)挖掘機(jī)的復(fù)合動(dòng)作同樣，在油缸移動(dòng)副約束處添加移動(dòng)驅(qū)動(dòng) (Translational ioint motion)，對(duì)于回轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)副添加轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng) (Rotational joint motion)，運(yùn)動(dòng)方式為位移(displacement)，運(yùn)動(dòng)函數(shù)輸入相應(yīng)的 STEP函數(shù)。各個(gè)油缸和旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)的 STEP函數(shù)的具體設(shè)置如下。一個(gè)循環(huán)的挖掘時(shí)間受到較多因素的影響（土壤條件、工作人員的熟練程度等）所以總的工作時(shí)間設(shè)定為 16秒，其中準(zhǔn)備時(shí)間為挖掘機(jī)姿勢(shì)調(diào)整為 1秒，總的理論作業(yè)循環(huán)時(shí)間為 15秒。 定義動(dòng)臂油 缸上的驅(qū)動(dòng)方程 STEP函數(shù)為： STEP(time， 0． 0， 0． 0， 1． 0， 500)+STEP(time， 1， 0． 0， 2， 450)+ STEP(time， 2， 0， 3． 2， 0)+STEP(time， 3． 2， 0， 5， 200)+ 課件之家精心整理資料 歡迎你的欣賞 課件之家精心整理資料 歡迎你的欣 賞 STEP(time， 5， 0， 10， 250)+STEP(time， 10， 0， 12， 0)+ STEP(time， 12， 0， 14， 0)+STEP(time， 14， 0， 16， 600) 定義斗桿油缸上的驅(qū)動(dòng)方程 STEP 函數(shù)為： STEP(time， 0， 1300， 1． 0,1300)+STEP(time， 1， 0， 2， 400)+ STEP(time， 2， 0， 3． 2， 200)+STEP(time， 3． 2， 0， 5， 0)+ STEP(time， 5， 0， 10， 0)+STEP(time， 10， 0， 12， 0)+ STEP(time， 12， 0， 14， 400)+STEP(time， 14， 0， 16， 200) 定義鏟斗油缸上的驅(qū)動(dòng)方程 STEP 函數(shù)為： STEP(time， 0， 614， 1， 614)+STEP(time， 1， 0， 2， 200)+ STEP(time， 2， 0， 3． 2， 200)+STEP(time， 3． 2， 0， 5， 100)+ STEP(time， 5， 0， 10， 114)+STEP(time， 10， 0， 12， 0)+ STEP(time， 12， 0， 14， 690)+STEP(time， 14， 0， 16， 0) 定義回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)副上的驅(qū)動(dòng)方程 STEP函數(shù)為： STEP(time， 0， 0， 1， 0)+STEP(time， 1， 0， 2， 0)+ STEP(time,2， 0， 3． 2,0)+STEP(time， 3． 2， 0， 5， 0)+ STEP(time， 5， 0， 10， 90d)+STEP(time， 10， 0， 12， 0)+ STEP(time， 12， 0， 14， 0)+STEP(time， 14， 0， 16， 90d)