基于參數(shù)化建模的反鏟液壓挖掘機(jī)工作裝置鏟斗斗形優(yōu)化設(shè)計(jì).pdf

1、液壓挖掘機(jī)是工程機(jī)械領(lǐng)域中主要的土石方施工機(jī)械，在工業(yè)與民用建筑、道路建設(shè)、水利礦山、市政工程、機(jī)場(chǎng)港口以及國(guó)防設(shè)施等土石方施工場(chǎng)合中具有十分重要的作用。工作裝置是液壓挖掘機(jī)的重要組成部分，主要由鏟斗、斗桿和動(dòng)臂組成。鏟斗作為最直接的承載件，在挖掘過(guò)程中與巖石、泥沙等直接接觸滑移，巨大的外在作用力造成鏟斗激烈的磨損。因此，鏟斗的結(jié)構(gòu)和形狀是否合理直接影響到挖掘機(jī)性能的好壞。目前，在國(guó)內(nèi)液壓挖掘機(jī)設(shè)計(jì)中，對(duì)斗桿和動(dòng)臂的參數(shù)化建模、應(yīng)力分析

2、和其結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)的研究較多，而對(duì)鏟斗的參數(shù)化建模、形狀優(yōu)化的研究卻相對(duì)較少。因此，研究液壓挖掘機(jī)鏟斗，優(yōu)化鏟斗形狀對(duì)提高挖掘效率具有較高的實(shí)際工程價(jià)值和意義。本文以某8.5T級(jí)的反鏟液壓挖掘機(jī)工作裝置作為研究對(duì)象，以鏟斗形狀的優(yōu)化設(shè)計(jì)為目標(biāo)，一方面采用基于Visual Basic的液壓挖掘機(jī)性能分析軟件計(jì)算出某一特定工況下的挖掘阻力，在ANSYS中建立鏟斗的參數(shù)化三維模型并劃分網(wǎng)格、加載和求解，同時(shí)形成完整的APDL語(yǔ)言命令流；另一方

3、面在MATLAB中，采用枚舉法編寫優(yōu)化程序，調(diào)用ANSYS進(jìn)行優(yōu)化求解，最終得出鏟斗形狀的最優(yōu)化設(shè)計(jì)方案。
　　本研究主要內(nèi)容包括：①建立挖掘機(jī)整機(jī)運(yùn)動(dòng)學(xué)、力學(xué)模型，求解工作裝置的鉸點(diǎn)坐標(biāo)及整機(jī)挖掘力大小數(shù)學(xué)表達(dá)式，在基于Visual Basic的反鏟液壓挖掘機(jī)性能分析軟件中，選取最大挖深工況，即動(dòng)臂處在最低位置，動(dòng)臂缸全縮，斗齒尖、鏟斗與斗桿交點(diǎn)和斗桿與動(dòng)臂鉸點(diǎn)三點(diǎn)成一直線，斗桿油缸與斗桿尾部之間的夾角為90°這一工況，計(jì)算作用