【正文】 是斗桿油缸耳支座板和鏟斗油缸耳支座板連成一體，使用該結(jié)構的挖掘機廠商主要有久保田，石川島，南特，普什重機等。 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 工作裝置的參數(shù)化建模 動臂斗桿的結(jié)構種類 通過對國內(nèi)外的幾十家公司的單斗反鏟液壓挖掘機工作裝置的調(diào)查，發(fā)現(xiàn)其外形結(jié)構都是基本一致的，其中動臂主要分為單動臂油缸支撐和雙動臂油缸支撐兩種，單動臂油缸的結(jié)構主要用在小型挖掘機上，大 中噸位的挖掘機都采用雙動臂油缸支撐支撐。使用這種功能，設計 者可以定義特征建立的方式，利用這種定義方式，你可以靈活的構建特征，并且在特征發(fā)生更改時仍然保持你的設計意圖，從而把設計人員從煩瑣的設計更改中解放出來。而如何縮短更改周期就成了需要研究的問題。這樣的約束主要有以下幾種 :水平、豎直、平行、垂直、共線、同心、相切 (包括圓與圓、圓與圓弧、圓弧與圓弧、直線與圓、直線與圓弧的相切 )、對稱、等長(等徑 )、角度、距離等等。它既可以和 PRO/ENGIEER 在一起使用，又可以獨立的使用，它的主要功能是有限元分析、靜力學分析、動力學分析、震動分析、熱力分析，最新的功能還可以進 行疲勞分析、疲勞預側(cè)等。它通過把導出值 (比如容積 )包含到參數(shù)特征中，再反過來使用它們生成和控制其它模型的幾何圖形。 行為建模能力：行為建模技術是從 PRO/ENGIEER2020i 開始推廣的新技術。所謂單一數(shù)據(jù)庫，就是工程中的資料全部來自一個庫，使得每一個獨立用戶在為一件產(chǎn)品造型而工作，不管他是哪一個部門的。 PRO/ENGIEER 是一個適用于產(chǎn)品、模具等產(chǎn)品設計并具有基于單一數(shù)據(jù)庫、參數(shù)化設計、行為建模能力、特征造型、全相關性等特性的 CAD/CAEICAM 軟件系統(tǒng)。此外，特征還可以攜帶供其它有用的屬性信息 (如密度、硬度、熱傳導系數(shù)等 )。如果將零件加厚，而這個圓柱又不夠長的話，這個通孔就變成盲孔了。特征造型完成的功能如果用幾何原型布爾運算來實現(xiàn)可能要復雜得多。特征是一種實體概念，它不僅包括定義約束和幾何拓撲信息，還包括包含規(guī)則和屬性的幾何行為信息。其缺點是用戶必須提供幾何元素的全部尺寸、位置信息，即只有完全定義前一元素，然后才能定義下一個元素。同時，它利用一系列定義好的參數(shù)對模型進行順序計算。其本質(zhì)就是設計過程的記錄和回放。 參數(shù)化建模是指在參數(shù)化造型過程中記錄建模過程和其中的變量 (也就是捕捉設計意圖 )以及用戶執(zhí)行的 CAD/CAM/CAE 功能操作。 參數(shù)化建模與特征建模 目前， CAD 技術的基礎理論主要是以 PTC 公司的 Pro/E 為代表的參數(shù)化造型理論和以 SDRC 公司的 I 一 DEAS 為代表的變量化造型理論。動臂液壓缸主要用于調(diào)整工作裝置的挖掘位置，一般不單獨直接挖掘土壤；斗桿挖掘可以獲得較大的行程，但挖掘力要小一些。液壓挖掘機的工作裝置動作以及機身的回轉(zhuǎn)和行走都由液壓傳動系統(tǒng)實現(xiàn)，原動機 (一般使用柴油機 )驅(qū)動雙聯(lián)液壓泵，把壓力油分別送到兩組多路換向閥，通過司機的操作，將壓力油單獨或同時送往液 壓執(zhí)行元件 (液壓馬達和液壓油缸 )驅(qū)動執(zhí)行機構 (工作裝置 )工作。對于反鏟挖掘機來說，主要用于挖掘停機面以下的土壤，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。鏟斗與斗桿前端鉸接，并通過鏟斗油缸伸縮使鏟斗轉(zhuǎn)動。斗桿鉸接于動臂的上端，由斗桿油缸控制斗桿與動臂的相對角度。 圖 31 正在工作的挖掘機 液壓挖掘機的組成 單斗液壓挖掘機的總體結(jié)構包括動 力裝置、工作裝置、回轉(zhuǎn)機構、操縱機構、傳動系統(tǒng)、行走機構和輔助設備等，液壓挖掘機結(jié)構簡圖 32 所示。 液壓挖掘機概況 液壓挖掘機 液壓挖掘機是在機械系統(tǒng)傳統(tǒng)挖掘機的基礎上發(fā)展起來的一種周期作業(yè)的土方機械，液壓挖掘機由于在動力裝置和工作裝置之間采用容積式液壓傳動，靠液體的壓力能進行工作。這要求設計者不僅要充分掌握產(chǎn)品設計的基礎理論知識，而且還能熟練的運 用 CAD 軟件進行參數(shù)化建模。 6．建立物理樣機 根據(jù)優(yōu)化設計的結(jié)果建立物理樣機。使模型與真實系統(tǒng)更加近似。 3．校驗 模型 導入實際實驗測試數(shù)據(jù)，與虛擬仿真的結(jié)果進行比較。 (3) 給模型施加各種作用力。如圖 31 所示，各步驟簡述如下： 圖 31 虛擬樣機設計流程 1．建造模型建模包含三部分工作： (1) 創(chuàng)建零件有兩種途徑：通過 ADAMSⅣ iew 的零件庫來創(chuàng)建各種簡單的運動單元 (零件 )：用 ADAMS／ Exchange 引入復雜的 CAD 形體 (會影響運行速度 )。 此外， ADAMS 還包括 Exchange(接口模塊 )、 Controls(控制模塊 )、 Insight(試驗設計與分析模塊 )、 Vibration(振動分析模塊 )、 Durability(耐用性分析模塊 )Driver(駕駛員模塊 )、 T 拍 (輪胎模塊 )等。 ADAMS／ Car(車輛模塊 )賦予工程師精確建立整套虛擬樣機的能力，其中包括懸架、傳動系、發(fā)動機、轉(zhuǎn)向機構、 ABS 系統(tǒng)以及其它復雜總成。 。 ADAMS／ Flex 支持 ANSYS 和 IDEAS 的中性文件 (Neutral file)格式。可研究柔性體對機械系統(tǒng)性能的影響，明顯提高仿真精度。用戶可以在 ADAMSView 中建立液壓系統(tǒng)回路的框架，然后通過液壓驅(qū)動元件如油缸等將其連接到機械系統(tǒng)模型中，最后選取適當?shù)?、功能最強的求解器分析整個系統(tǒng)的性能。 ADAMS／ Hydraulics(液壓系統(tǒng)模塊 )，為了模擬包括液壓回路在內(nèi)的復雜機械系統(tǒng)的動力學性能， IDM 公司開發(fā) TADAMS／ Hydraulics 模塊。 ADAMS／ Animation(高速動畫模塊 )是 ADAMS 的一個集成的可選模塊，該模塊使用戶能借助于增強透視、半透明、彩色編輯及背景透視等方法對已經(jīng)生成的動畫精細加工，增強動力學仿真分析結(jié)果。 ADAMS／ Postprocessor(專用后處理模塊 )具有相當強的后處理功能，它可以回放仿真結(jié)果，也可以繪制各種分析曲線。該軟件自動形成機械系統(tǒng)模型的動力學方程，提供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 靜力學、運動學和動力學的解算結(jié)果。其實體建模的內(nèi)核采用 Parasolid 格式，除提供了豐富的零件幾何圖形庫外，還提供了完整的約束開和力／力矩庫，支持布爾運算，建模工作快速。 ADAMS 的核心軟件包 括交互式圖 形環(huán)境 ADAMS/View 和 仿真求解器ADAMS/Solver，二者之間形成了無縫連接。 工程中利用 ADAMS 交互式圖形環(huán)境和零件約束、力庫等，進行仿真分析和比較，研究“虛擬樣機 可供選擇的多種設計方案。 ADAMS 概述及其仿真技術 機械系統(tǒng)動力學自動分析軟件 ADAMS(Automatic Dynamic Analysis of Mechanical System)，是美國 MDI 公司 (Mechanical Dynamics Inc．，現(xiàn)屬于 MSC公司 )開發(fā)的集建模、求解、可視化技術于一體的虛擬樣機分析軟件，是世界上目前使用范圍最廣、最負盛名的機械系統(tǒng)仿真分析軟。但作為一項適用于各種產(chǎn)品的設計過程的通用技術，只要找對市場切入點，組織得當并加強與國外的交流，定會使虛擬樣機技術為中國的工業(yè)發(fā)展服務。 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 虛擬樣機技術在一些較發(fā)達國家，如美國、德國、日本等已經(jīng)廣泛地應用，應用領域從汽 車制造業(yè)、工程機械、航天航空業(yè)、造船業(yè)、機械電子工業(yè)、國防工業(yè)、通用機械到人機工程學、生物力學、醫(yī)學以及工程咨詢等很多方面。通過分析獲得機械系統(tǒng)的最佳綜合性能。 4．系統(tǒng)優(yōu)化分析、控制系統(tǒng)設計與分析軟件和技術。可以利用運動學和動力學分析的結(jié)果，確定進行機械系統(tǒng)有限元分析所需的外力和邊界條件，對構件應力、應變和強度進行進一步的分析。為機械系統(tǒng)建模服務，并用來展示分析結(jié)果。 經(jīng)過了 40 多年的發(fā)展，多體系統(tǒng)動力學理論框架已經(jīng)建成，并編制了相應的計算機程序，使理論研究成果商品化，開發(fā)了多種多體動力學軟件。 2．開發(fā)和實現(xiàn)有效的處理數(shù)學模型的計算方法與數(shù)值積分方法。 虛擬樣機技術的發(fā)展及應用現(xiàn)狀 虛擬樣機技術源于對多體系統(tǒng)動力學的研究。Intra 臨時締結(jié)成的一種虛擬企業(yè)，即目前被世界廣泛接受了的動態(tài)聯(lián)盟 (Virtual Company)的概念。 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 3．實現(xiàn)動態(tài)聯(lián)盟的重要手段。 2．更短的研發(fā)周期、更低的研發(fā)成本、更高的產(chǎn)品質(zhì)量。傳統(tǒng)的研發(fā)方法從設計到生產(chǎn)是一個串行過程，它存在很多弊端。這種基于物理樣機的設計研發(fā)模式的致命缺點是成本高、周期長，因此它不能適應現(xiàn)代化制造業(yè)中的柔性化、快捷化以及 高質(zhì)量的要求。將柔性體的分析結(jié)果與多剛體系統(tǒng)的研究方法相結(jié)合，最終得到系統(tǒng)的動力學方程。 多柔體系統(tǒng)動力學可以看作是多剛體動力學的自然延伸。多剛體系統(tǒng)動力學主要解決多個剛體組成的系統(tǒng)動力學問題，各個構件之間可以有較大的相對運動。 1．多剛體系統(tǒng)動力學的研究對象是由任意有限個剛體組成的系統(tǒng)，剛體之間以某種形式的約束連接，這些約束可以是理想完整約束、非完整約束、定?；蚍嵌ǔ＜s束。 虛擬樣機技術的核心理論是多體系統(tǒng)動力學。已知外力求系統(tǒng)運動的問題歸結(jié)為求非線性微分方程的積分，稱為動力學正問題。力學模型為多個物體通過運動副連接的系統(tǒng)，稱為多體系統(tǒng)。另一類是系統(tǒng)在運行過程中部件間存在相對運動的機構。 目前虛擬樣機的概念從機械工程研究領域的角度出發(fā)，虛擬樣機是一種針對測試對象和物理原形進行的一個虛擬制造和仿真過程，基于虛擬樣機技術建立的工程化制造開發(fā)模型可以使設計人員訪問一個實際物理模型的所有關于機械、物理、外觀和功能特性的有關信息。 一種新產(chǎn)品的開發(fā)和研制需要考慮諸多因素，因此對傳統(tǒng)設計方法提出了挑戰(zhàn)，虛擬樣機技術從分析解決機械系統(tǒng)整體性能及其相關問題的角度出 發(fā)，研究解決采用傳統(tǒng)的機械產(chǎn)品設計方法學所帶來的弊端的一項高新技術 手段。虛擬樣機技術就是在這種迫切市場需求的驅(qū)動下產(chǎn)生的。 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 第二章 虛擬樣機技術 虛擬樣機技術概述 隨著 21 世紀世界經(jīng)濟和科學技術的飛速發(fā) 展，全球性的市場競爭日益激烈，產(chǎn)品的消費結(jié)構日趨向多元化、個性化方向發(fā)展。于改進原有產(chǎn)品的設計，或進行新產(chǎn)品的開發(fā)研制，對提高此類產(chǎn)品的設計質(zhì)量很有實用意義。然后將整個模型導入到多體動力學仿真分析軟件 ADAMS中，建立虛擬樣機模型，對挖掘機進行挖掘過程的運動學與動力學仿真分析。并進行順序動作、復合動作的運動學和動力學仿真分析。將模型導入 ADAMS 中，建立虛擬樣機模型。 本課題的研究內(nèi)容及意義 課題研究內(nèi)容 1．概述虛擬樣機技術的概念、特點及其應用現(xiàn)狀，闡述 多體動力學仿真軟件ADAMS 建模仿真的基本流程，分析它與常用三維 CAD 軟件之間的數(shù)據(jù)交換問題。為了使挖掘機設計人員從繁忙的計算中解脫出來，將計算機輔助計算和優(yōu)化設計應用于液壓挖掘機工作裝置的設計中是目前研究的重點。到了 80 年代末、 90 年代初，世界各工業(yè)發(fā)達國家液壓挖掘機技術水平得到迅速的提高，在追求高效率 (同一機重的挖掘功率普遍提高，液壓系統(tǒng)流量增大，作業(yè)循環(huán)時間減小，作業(yè)效率大大提高 )、高可靠性、司機操作的舒適性方面表現(xiàn)尤為突出。 我國從 1958 年開始研制液壓挖掘機，逐步開發(fā)了 1— ； 80 年代初從德國 LIEBHERR 公司與 Oamp。 隨著計算機輔助設計技術的日益推廣，機械設計及制造技術發(fā)生了革命性的變化，而作為一個重要分支的液壓挖掘機行業(yè)，應用現(xiàn)代計算機輔助設 計技術勢在必行。因此，一般工程施工中約有百分之六十五、百分之七十的土方量、露天煤礦 中百分之八十的剝離量和采掘量都是用挖掘機完成的。它具有很高的生產(chǎn)效率和可靠的安全 穩(wěn)定性，對于保證工程質(zhì)量、 加快建設速度，有著重要作用。隨著液壓挖掘機市場的增大、產(chǎn)量的提高和使用范圍的擴大，世界著名的挖掘機生產(chǎn)商紛紛采用新技術、新手段來提高產(chǎn)品質(zhì)量，提高產(chǎn)品的市場競爭力。另外，對分析工作裝置的作業(yè)過 程、鏟斗的運動狀況、檢驗挖掘機工作裝置結(jié)構參數(shù)設計是否合理等，都具有重要 的理論和實際意義。通過 CAD、 CAE 軟件進行準確建模，動態(tài)仿真、運動學分析和動力學分析，然后進行優(yōu)化設計。因此，采用虛擬樣機技術對挖掘機進行設計成為一種有效的方法。它己不能適應現(xiàn)代挖掘機產(chǎn)品設計的要求。 長期以來我國挖掘機設計一直沿用傳統(tǒng)的設計方法，利用經(jīng)驗公式首先做出一系列可行方案，然后在這些方案中找出 一個比較好的投入生產(chǎn)。液壓系統(tǒng)和元件的設計技術、大尺寸高壓油缸的制造技術、整體性能參數(shù)的測試技術缺乏，滿足不了國民經(jīng)濟重點工程發(fā)展的需要。對于大中型液壓挖掘機尚處于經(jīng)驗設計階段，試驗研究工作薄弱，短期內(nèi)難以完成設計開發(fā)工作。從品種、規(guī)格 、數(shù)量上滿足不了國內(nèi)市場需要。如何盡快縮短這種差距，提高產(chǎn)品的設計水平已成為挖掘機制造企業(yè)的迫切要求。因此，對國產(chǎn)挖掘機行業(yè)來說，引進先進的生產(chǎn)技術和積極采用先進的設計 開發(fā)技術迫在眉睫。國外挖掘