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.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)場港口以及國防設(shè)施等土石方施工場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、斗桿和動臂組成。鏟斗作為最直接的承載件，在挖掘過程中與巖石、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，在國內(nèi)液壓挖掘機(jī)設(shè)計中，對斗桿和動臂的參數(shù)化建模、應(yīng)力分析

2、和其結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計的研究較多，而對鏟斗的參數(shù)化建模、形狀優(yōu)化的研究卻相對較少。因此，研究液壓挖掘機(jī)鏟斗，優(yōu)化鏟斗形狀對提高挖掘效率具有較高的實際工程價值和意義。本文以某8.5T級的反鏟液壓挖掘機(jī)工作裝置作為研究對象，以鏟斗形狀的優(yōu)化設(shè)計為目標(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，同時形成完整的APDL語言命令流；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)動學(xué)、力學(xué)模型，求解工作裝置的鉸點坐標(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，即動臂處在最低位置，動臂缸全縮，斗齒尖、鏟斗與斗桿交點和斗桿與動臂鉸點三點成一直線，斗桿油缸與斗桿尾部之間的夾角為90°這一工況，計算作用