基于adams挖掘機機構的動力學仿真

1、,基于ADAMS挖掘機機構的動力學仿真,機制系 2014級 一班,答辯人：王棟梁 導師：金泰玉,,課題研究主要內容,研究背景,動臂與斗桿柔性體仿真,,挖掘機運動學與動力學仿真,Part 1,,,,,研究內容,,基于ADAMS軟件的運動學分析。對液壓挖掘機的動臂、斗桿、鏟斗上的鏟齒等部件的運動過程的分析，得出在某種工況下，各個部件位移、速度、加速度等參數(shù)信息。,基于ADAMS軟件的運動學分析。對液壓挖掘機的動臂、斗桿、鏟斗上的鏟齒等

2、部件的運動過程的分析，得出在某種工況下，各個部件位移、速度、加速度等參數(shù)信息。,基于ADAMS軟件動臂柔性化分析。通過NASTRAN將boom構件與arm構件進行柔性化，導入ADAMS在進行仿真，將仿真結果與剛性體作對比。,Part 2,,,,,研究背景,挖掘機是在大型機械工程中，被廣泛使用的綜合機械，在交通運輸、水利水電工程、礦山采掘以及現(xiàn)代化軍事工程等行業(yè)的機械化施工中，對減輕繁重的體力勞動，保證工程質量，加快建設速度，按時完成工期

3、提高勞動生產(chǎn)率都起著非常重要的作用。當前，液壓挖掘機的生產(chǎn)正向大型化、多功能化和專用化的方向發(fā)展，國外挖掘機行業(yè)重視采用新技術、新工藝和新材料，加快了向標準化、系列化、通用化發(fā)展的步伐。對于國產(chǎn)挖掘機行業(yè)來說，引進先進技術和積極研究與開發(fā)新型挖掘機迫在眉睫。,行業(yè)大背景,選題背景,國內外相關研究,國外研究一：,2001年，日本工程師haga對挖掘機進行仿真分析，并研究出自動控制的挖掘體統(tǒng)，通過設計程序可進行挖掘機的自動挖掘，在一定程度

4、上，提升了工作效率。,國外研究二：,2005年，澳大利亞的Mcaree團隊發(fā)明了大型鏟斗的液壓挖掘機，通過CAD模型進行動態(tài)仿真，并利用ADAMS與MATLAB進行聯(lián)合仿真進行街喲驗證。,國內研究一：,2006年哈爾濱工業(yè)大學博士車任偉團隊通過對液壓挖掘機在ADAMS軟件仿真分析，在進行動力學仿真過后，與理論計算結果進行比較，得出仿真結果準確性。,國內研究二：,2005年吉林大學碩士杜文倩團隊對液壓挖掘機進行有限元分析，針對挖掘機構件之

5、間的相對移動進行研究，提高了仿真結果的真實性。,Part 3,,,,,運動學與動力學仿真,運動副的建立,挖掘阻力與重力STEP函數(shù),驅動的添加,仿真結果分析,,圓柱副,,點線副,,滑移副,,旋轉副,運動副建立,,,,,,,,,,動臂與機體之間建立旋轉副，選擇2Body-1Location，先選取動臂構件在選擇機體，再選擇鉸接點B點，建立旋轉副。,鏟斗液壓缸與液壓桿件之間建立滑移副，選擇2Bodies-1Location與Pick Fea

6、ture，先選取液壓桿件，再選取液壓缸，然后點擊鉸接D點，選在液壓桿的圓柱軸向，建立滑移副。,動臂與動臂液壓桿之間建立點-線副，選擇2Bodies-1Location、Normal To Grid,先選擇動臂，再選擇液壓桿，最后選擇點E，建立點-線副。,鏟斗與斗桿之間建立圓柱副，選擇2Bodies-1Location,Normal To Grid，先選擇鏟斗，再選擇斗桿，選擇M點，創(chuàng)建圓柱副。,添加驅動,機體回轉運動驅動函數(shù),動臂液壓缸

7、驅動函數(shù),斗桿液壓缸驅動函數(shù),鏟斗液壓缸驅動函數(shù),STEP（time,8,0,15,100）*1d+STEP（time,35,0,40,-100）*1d,STEP（time,0,0,4,400 ）+STEP（time,15,0,20,-500 ）+STEP（time,30,0,34,600）,STEP（time,0,0,5,1100 ）+STEP（time,18,0,27,-400 ）+STEP（time,32,0,35,200）+

8、STEP（time,40,0,45,300）,STEP（time,4,0,8,600 ）+STEP（time,20,0,30,-600 ）+STEP（time,43,0,47,500）,模型驗證,運動學仿真結果,動臂,鏟斗,斗桿,機體,挖掘阻力與物料重力計算,,,,,,,挖掘比阻力,挖掘阻力系數(shù),斗寬,挖掘深度,𝑊 1 = 𝐾 0 𝑏? 𝑊 2 =𝜓 &

9、#119882; 1,經(jīng)計算得：W1=22000 N W2=9200 N,G=ρvg,K0=1950,b=750,V=0.26,h=135.3,𝜳=𝟎.𝟒𝟐,鏟斗體積,經(jīng)計算得：G=4586.4 N,動力學仿真,G=STEP（time,20,0,30,4586）+ STEP（time,30,0,43,0）+ STEP（t

10、ime,43,0,48,-4586）,W1=STEP（time,18.0.26.22000）+ STEP（time，26,0,30，-22000）,W2=STEP（time,18,0,26,9200）+ STEP（time,26,0,30,-9200）,動力學仿真結果分析,,,機體扭矩,動臂 和斗桿,斗桿 和鏟斗,斗桿 和連桿,鏟斗 和連桿,斗桿和鏟

11、斗,仿真結果分析,,,,,,,,,,,,,,,鏟斗液壓缸,動臂液壓缸,機體回轉,斗桿液壓缸,,,,,,,,,Part 4,,,,,柔性體仿真,柔性體仿真,,,,,仿真結果,,柔性體,柔性體是利用有限元技術，通過計算構建的自然頻率和對應的模態(tài)，按照模態(tài)理論，將構建產(chǎn)生的變形看作是由構件模態(tài)通過線性計算得到的。,將動臂構件與斗桿構件通過NASTRAN軟件進行柔性化處理，導入進ADAMS，再進行工況仿真，結果如下:,,,,,,,,1,,,2,