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基于PROE挖掘机工作装置的建模及运动仿真.doc基于PROE挖掘机工作装置的建模及运动仿真.doc -- 6 元

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I基于ProE挖掘机工作装置的建模及运动仿真摘要在当今经济全球化、市场竞争日趋激烈的时代,在新产品的开发时间逐渐缩短的同时,产品质量成为企业能否在激烈的市场竞争中取胜的关键因素。挖掘机作为一种高效的施工设备,在当今中国大规模的现代化建设中发挥着重要用,液压挖掘机具有多品种,多功能,高质量及高效率等特点,受到了广大施工作业单位的青睐。国外著名厂家的液压挖掘机在设计方法上重视试验研究工作,重视电子计算机技术的应用,而国内的厂家则更多的停留在测绘仿制阶段,系统的计算机辅助设计应用还不够广泛,不够成熟,因此传统的设计方法已很难满足设计、生产的需要,只有将计算机辅助技术融入到整个系统设计当中,才是企业实现快速设计的最佳方案。本论文对挖掘机工作装置进行建模、装配,并对动臂进行参数化分析。然后将整个模型导入到多体动力学仿真分析软件ADAMS中,建立虚拟样机模型,对挖掘机进行顺序动作和复合动作的运动学与动力学仿真分析。将虚拟样机技术引入到挖掘机设计分析领域,提高产品的设计效率和设计质量,从而缩短产品开发周期,节约开发成本。于改进原有产品的设计,或进行新产品的开发研制,对提高此类产品的设计质量很有实用意义。关键词液压挖掘机参数化仿真ADAMS分析IIForparameterizationtechnologyhydraulicexcavatormodelingandbodymovementsanalysisAbstractInthecurrenteconomicglobalizationandmarketcompetitionisfierce,inthenewproductdevelopmenttimereducedgradually,thequalityofproductsandbecomeenterprisewillbeintheintensemarketcompetitiontowinthekeyfactor.Excavatorasakindofefficientconstructionequipment,inmodernchinasmodernizationofplayinganimportant,thehydraulicexcavatorhasarange,manyfunctions,highqualityandhighefficiency,etc,bytheconstructionunit.themanufacturerofwellknowninthedesignofthehydraulicexcavatoronthewaytotheresearchandtechnologyapplicationofelectroniccomputers,domesticproducersaremorestops,inthecopying.Systemcomputeraideddesigningapplicationswerenotwidely,immature,sothetraditionalapproachhasbeenverydifficulttosatisfytheneedsofthedesignandmanufacture,acomputeraidedtechnologytothewholesystemdesign,aretheenterprisesshallachieverapiddesignbest.Thispaperworkdeviceforexcavatormodel,assemblyandtomovehisarmforparameterizationanalysis.thentheentiremodeltoanalysehowthedynamicsemulationsoftwareadams,setupavirtualsamplemodelforexcavatorfortheexcavationprocessoflearningandimitationanalysis.kineticsVirtualsampletechnologywillbeintroducedtoareasofdesignanalysesexcavatorandgreatlyimprovethedesignoftheproductdesignandqualityefficiencyandreduceproductdevelopmentcycles,andthedevelopmentcosts.theimprovementoftheexistingproductdesign,orthedevelopmentofnewproductsdevelopmenttodothedesignoftheproductqualityisapracticalsignificance.KeywordHydraulicexcavatorParametricSimulationADAMSAnalysisIII目录第一章绪论........................................................11.1课题的研究背景...............................................11.2液压挖掘机国内外研究现状.....................................21.3本课题的研究内容及意义.......................................3第二章虚拟样机技术................................................52.1虚拟样机技术概述.............................................52.2ADAMS概述及其仿真技术.......................................82.3ADAMS建模、仿真的步骤......................................10第三章基于PRO/E的液压挖掘机参数化建模...........................123.1液压挖掘机概况..............................................123.2参数化建模与特征建模........................................143.3参数化软件PRO/ENGIEER介绍..................................153.4工作装置的参数化建模........................................163.5参数化的具体实现............................................203.6工作装置的装配..............................................24第四章基于ADAMS的液压挖掘机仿真.................................254.1挖掘机工作装置的仿真........................................254.2仿真分析概述................................................294.3工作装置的运动学仿真分析....................................304.4工作装置的动力学仿真........................................374.5仿真分析及结果后处理.......................................41第五章总结.......................................................47参考文献............................................................48致谢................................................................491第一章绪论1.1课题的研究背景液压挖掘机作为一种重要的工程机械使用在土石方施工和矿山采掘工业中,它有别于其他机械设备,它的工作环境恶劣,常工作在地质情况复杂、载荷情况多变、大气条件差的条件下。因此,其可靠性备受关注,特别是它的工作装置部分,由于要承受巨大载荷以及频繁的载荷变化,其结构安全性更要进行严格验证。近年来,随着电子计算机的快速发展,有限元分析技术和虚拟样机技术在挖掘机的设计和开发过程中得到了广泛使用,国内外的研究人员对此也做了大量的研究工作与探索。挖掘机是一种常用的、重要的工程机械,在国民经济建设的许多行业被广泛地采用,如工业与民用建筑、交通运输、水利水电工程、农田改造、矿山采掘以及现代化军事工程等行业的机械化施工中,对减轻繁重的体力劳动,保证工程质量,加快建设速度,按时完成工期,提高劳动生产率都起着非常重要的作用。据统计,一般工程施工中约有6570的土方量、露天矿山中80的剥离量和采掘量都是用挖掘机完成的。当前,国际上挖掘机的生产正向大型化、微型化、多能化和专用化的方向发展。国外挖掘机行业重视采用新技术、新工艺、新结构和新材料,加快了向标准化、系列化、通用化发展的步伐。相对而言,国产挖掘机行业的总体水平还比较落后,在设计水平、技术层次上更是与小松、卡特、日立等国际知名厂家的差距达10年之久。因此,对国产挖掘机行业来说,引进先进的生产技术和积极采用先进的设计开发技术迫在眉睫。目前,我国挖掘机制造企业普遍存在产品更新换代慢的问题,总体产品质量低于国外同类产品。如何尽快缩短这种差距,提高产品的设计水平已成为挖掘机制造企业的迫切要求。国内液压挖掘机开发存在着一定的缺陷,国产液压挖掘机数量少,而且多为斗容2.5m3以下的小型设备,中型设备较少,大型设备在我国尚属空白。从品种、规格、数量上满足不了国内市场需要。从产品技术水平、可靠性、制造质量与国外液压挖掘机有较大差距。对于大中型液压挖掘机尚处于经验设计阶段,试验研究工作薄弱,短期内难以完成设计开发工作。配套件的质量和可靠性差,使用寿命短。液压系统和元件的设计技术、大尺寸高压油缸的制造技术、整体性能参数的测试技术缺乏,满足不了国民经济重点工程发展的需要。国外独资或合资企业产品虽然价格较贵,但因其技术含量较高,依然占据国内市场2的份额。长期以来我国挖掘机设计一直沿用传统的设计方法,利用经验公式首先做出一系列可行方案,然后在这些方案中找出一个比较好的投入生产。这种方法工作量大,设计周期长,设计质量低,而且得出的方案也不一定是最优方案。它己不能适应现代挖掘机产品设计的要求。在挖掘机设计过程中,机构参数的确定是一件非常复杂的工作,影响这些参数的因素也很多,所有这些参数之间相互制约,所以我们有必要采用先进的设计方法来设计挖掘机的工作参数,进而提高挖掘机设计水平、产品质量、效率和竞争能力。因此,采用虚拟样机技术对挖掘机进行设计成为一种有效的方法。基于虚拟样机技术的液压挖掘机工作装置的动态模拟仿真以及优化设计,不仅可以验证工作装置方案设计的合理性,而且可以检验工作装置各构件在运动过程中是否发生干涉,机构参数设计是否最优。通过CAD、CAE软件进行准确建模,动态仿真、运动学分析和动力学分析,然后进行优化设计。这样,可以在没有制造真实样机的情况下,设计人员通过三维虚拟样机,一方面可以动态显示挖掘机工作装置的各种作业工况及全部的作业过程,另一方面可以通过专业软件自动绘制出各种作业工况下齿尖运动轨迹,分析最大挖掘深度、最大卸载高度和最大挖掘半径的位置及数值。另外,对分析工作装置的作业过程、铲斗的运动状况、检验挖掘机工作装置结构参数设计是否合理等,都具有重要的理论和实际意义。1.2液压挖掘机国内外研究现状从20世纪50年代生产第一台全液压挖掘机至今,挖掘机工作装置已经发展到了相当成熟的阶段。随着液压挖掘机市场的增大、产量的提高和使用范围的扩大,世界著名的挖掘机生产商纷纷采用新技术、新手段来提高产品质量,提高产品的市场竞争力。液压挖掘机作为工程机械的产品代表,它具有重量轻、结构紧凑、挖掘力大、传动平稳、操纵简便、易实现无级变速和自动控制等系列优点,被广泛应用于水利电力工程、建筑工程、市政工程、矿山采掘以及国防等工程的施工中。它具有很高的生产效率和可靠的安全稳定性,对于保证工程质量、加快建设速度,有着重要作用。据建筑施工部门统计,一台斗容为1.0m3的液压挖掘机挖掘I~Ⅳ级土壤时,每班生产率大约相当于300400个工人一天的作业量。因此,一般工程施工中约有百分之六十五、百分之七十的土方量、露天煤矿中百分之八十的剥离量和采掘量都是用挖掘机完成的。因此使得挖掘机在现代挖土改水的建设中发挥3中越来越重要的作用。随着计算机辅助设计技术的日益推广,机械设计及制造技术发生了革命性的变化,而作为一个重要分支的液压挖掘机行业,应用现代计算机辅助设计技术势在必行。在国外很多科研机构和一些大型企业,都已经对挖掘机工作装置的设计进行研究,并开发了一些专业软件,并将疲劳损伤累积理论、断裂力学、有限元法、结构优化设计、电子计算机控制的电液伺服疲劳试验技术、疲劳强度分析方法等先进技术应用于液压挖掘机的强度研究方面,提高了产品质量,增强了竞争力。我国从1958年开始研制液压挖掘机,逐步开发了12.5m3系列产品80年代初从德国LIEBHERR公司与OK公司引进技术生产斗容量11.5m3中型规格产品,但质量和数量与国外相比均存在较大差距,在故障时间、经济性、燃油消耗率、施工成本等方面差距明显。到了80年代末、90年代初,世界各工业发达国家液压挖掘机技术水平得到迅速的提高,在追求高效率同一机重的挖掘功率普遍提高,液压系统流量增大,作业循环时间减小,作业效率大大提高、高可靠性、司机操作的舒适性方面表现尤为突出。当前,国际上液压挖掘机的生产正向大型化、微型化、多能化、专用化和智能化的方向发展,应用新技术、新工艺、新结构和新材料,加快了向标准化、系列化、通用化发展的步伐,相对而言,虽然国内液压挖掘机行业近年来有很大发展,但总体水平与发达国家相比还有一定差距,可喜的是国内众多的研究人员和单位对液压挖掘机工作装置设计进行了不少研究,开发了设计软件,为工作装置设计参数分析和在CAD上自动设计提供了基础和参考。为了使挖掘机设计人员从繁忙的计算中解脱出来,将计算机辅助计算和优化设计应用于液压挖掘机工作装置的设计中是目前研究的重点。随着我国加入WTO,在国际化合作变得日益密切之际,对国内液压挖掘机行业来说,充分利用国际化配套、积极引进先进的生产技术和积极采用先进的设计开发技术迫在眉睫。1.3本课题的研究内容及意义1.3.1课题研究内容1.概述虚拟样机技术的概念、特点及其应用现状,阐述多体动力学仿真软件ADAMS建模仿真的基本流程,分析它与常用三维CAD软件之间的数据交换问题。2.利用PRO/ENGINEER软件绘制液压挖掘机三维实体模型,然后对动臂进行参数化分析。将模型导入ADAMS中,建立虚拟样机模型。43.利用多体动力学仿真软件ADAMS对挖掘机虚拟样机机械系统运动轨迹及整机的工作范围进行仿真。并进行顺序动作、复合动作的运动学和动力学仿真分析。1.3.2课题研究意义本论文对挖掘机工作装置进行建模、装配,并对动臂进行参数化分析。然后将整个模型导入到多体动力学仿真分析软件ADAMS中,建立虚拟样机模型,对挖掘机进行挖掘过程的运动学与动力学仿真分析。将虚拟样机技术引入到挖掘机设计分析领域,提高产品的设计效率和设计质量,从而缩短产品开发周期,节约开发成本。于改进原有产品的设计,或进行新产品的开发研制,对提高此类产品的设计质量很有实用意义。同时有利于推动和促进CAD技术在企业的深入发展和应用。
编号:201311211129288716    大小:1.31MB    格式:DOC    上传时间:2013-11-21
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liyun上传于2013-11-21

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