液压挖掘机虚拟样机技术的实现

应用多刚体力学理论,建立了某单斗液压挖掘机的运动学模型.采用ADAMS软件作为多体系统虚拟样机仿真环境,建立了挖掘机机械系统仿真模型.在虚拟环境中通过对该挖掘机进行各种工作状态的模拟以及动力学仿真,确定了挖掘机的整机工作范围和一些特殊工作尺寸,得到了空载挖掘下动臂、铲斗和斗杆之间的速度、加速度及角加速度等的关系.为虚拟样机技术在挖掘机优化设计及性能分析奠定了基础.     

液压挖掘机反铲装置虚拟样机仿真研究

为解决液压挖掘机反铲装置作业时,工作范围尺寸与挖掘力出现的问题,首先,运用Pro／E软件,建立液压挖掘机的三维实体模型,并导入虚拟样机分析软件ADAMS,合理地添加约束与驱动;然后,在ADAMS中进行运动学仿真,获得液压挖掘机的主要工作范围尺寸,并经过国家标准检验,验证了系统设计的合理性;最后,在特定工况下,对反铲装置各铰点的受力情况进行动力学仿真,获得其变化规律,较精确地得到反铲装置各铰点所受的最大载荷,并提出了相应的改进措施,为进一步进行有限元分析与优化设计奠定了基础。     

大型正铲液压挖掘机工作装置性能的优化仿真

针对大型正铲液压挖掘机工作装置工作范围和挖掘力的性能优化问题,首先采用ADAMSMew开发了液压挖掘机工作装置的运动学仿真模型,通过对其进行运动学仿真得出了挖掘包络图与工作范围性能指标,并通过调整铰接点位置的优化方法对工作范围的性能进行了优化;然后利用ADAMS/Hydraulics开发了正铲液压挖掘机工作装置液压模型,集成于工作装置运动学模型,从而建立了工作装置动力学模型,对其进行了挖掘力性能仿真研究,通过调整铰接点位置的优化方法对最大挖掘力进行了优化.研究结果表明,通过采用该仿真优化方法,提升了工作装置的工作范围与挖掘力的性能,筛选出的最终优化方案,将作为研发大型液压挖掘机的设计依据.     

挖掘机械

单斗挖掘机GJ20123066 基于ADAMS的液压挖掘机工作装置的运动学仿真[刊,中]/马肖丽…//建筑机械.-2011,(3).-102～105利用SolidWorks2008软件对履带式液压挖掘机进行实体建模,简化之后导入ADAMS仿真软件,对该挖掘机的工作装置进行运动学仿真,得到该挖掘机的挖掘轨迹包络图及主要工作尺寸。     

基于刚柔耦合模型的液压挖掘机动力学仿真研究

以某型挖掘机为研究对象,利用机械系统动力学仿真软件ADAMS和有限元分析软件ANSYS联合建立了液压挖掘机刚柔耦合模型,进行了模拟实际挖掘机工况的运动学和动力学分析。通过仿真,得到了挖掘机的主要作业性能参数及各关键铰接点的受力曲线图,同时对刚体系统与刚柔耦合系统各铰接点受力变化进行了比较分析,可知刚柔耦合动力学仿真曲线能更准确反映挖掘机实际挖掘过程中的动力学特性,可为后期挖掘机结构设计和产品优化提供一定的参考。     

液压挖掘机工作机构尺寸变化对其作业性能的影响规律研究

以液压挖掘机的工作区域为对象,针对工作机构尺寸变化对挖掘范围及作业性能指标的影响进行研究,依据性能要求逆向为工作机构尺寸优化设计提供方向策略。分别考虑挖掘作业中的斗杆挖掘和铲斗挖掘典型工况,利用开发的工作装置运动分析软件绘制了相应的挖掘轨迹的包络曲线。分析工作机构中动臂、斗杆、铲斗尺寸变化对整机挖掘作业性能指标的影响规律,同时对工作机构进行动力学分析,并优化复合挖掘力。结果表明:动臂尺寸增加时,最大挖掘深度、挖掘半径分别增幅达5.56%、13.31%,最大挖掘高度、卸载高度增幅分别达51.36%、53.87%。斗杆尺寸增加使其4种主要工作尺寸总体变化率在5%以内,增加幅度较低,其中挖掘高度的相对增幅率是下降的。铲斗尺寸增加,最大挖掘深度增幅最大为2.7%,且相对增幅变化率均匀;最大挖掘高度、挖掘半径总体变化率在1.3%左右,最大卸载高度呈下降趋势。优化后获得较大的挖掘力为532.16 k N较斗杆挖掘和铲斗挖掘有较大的提升,并给出在主要工况下的挖掘路径。     

基于工作装置主尺寸变化条件下的反铲挖掘机综合挖掘性能分析

为了实现对液压挖掘机综合挖掘性能的评价,提出一种基于工作装置尺寸变化因素的研究方法。以挖掘范围和挖掘力为研究对象,分别考虑挖掘作业中的斗杆挖掘和铲斗挖掘,选取机重相近的挖掘机的工作装置尺寸并进行动臂、斗杆和铲斗因素下的综合挖掘性能分析,应用仿真软件绘制包络图,并获得挖掘工作尺寸及各液压缸挖掘力。以相近吨位的某挖掘机为例,验证了工作装置各尺寸对于挖掘性能的影响规律。研究结果表明,运用坐标系变换法建立杆件坐标系并计算挖掘包络图,各组仿真的工作尺寸变化趋势与理论相符。建立挖掘力计算模型,对比各组挖掘力变化趋势,在斗杆挖掘中,随斗杆尺寸变化,斗杆最大挖掘力变化率达10.3%;铲斗挖掘中,随铲斗尺寸变化,铲斗最大挖掘力变化率达11.8%。综合挖掘性能分析方法针对工作装置的设计方面具有重要意义。     

液压挖掘机轨迹规划及运动仿真

运用D-H(denavit-hartenberg)矩阵法对液压挖掘机工作装置进行正、逆运动学分析,得出挖掘机驱动机构空间、关节空间以及铲斗位姿空间的关系。运用Robotics Toolbox建立挖掘机工作装置运动学仿真模型并进行点到点轨迹规化和运动学仿真,得出动臂关节、斗杆关节和铲斗关节角度以及铲斗末端位姿随时间的变化,再通过逆运动学求解出液压油缸的位置。检验了该型号挖掘机作业空间和各杆件运动参数的合理性,为挖掘机运动仿真提供了一种简便的方法,并为挖掘机的自主挖掘研究奠定了运动学基础。     

液压挖掘机工作装置机液仿真研究

以某型号液压挖掘机的工作装置为研究对象,在AMESim环境下,根据实际液压元件的特性和工作装置的尺寸参数,对挖掘机工作装置的液压系统和机械系统进行了建模,实现了其液压系统动态仿真和机械系统的动力学仿真,这种建模方法提高了系统仿真的效率。对典型工况下,工作装置机械系统的运动特性和液压系统的工作特性仿真结果进行了分析,仿真结果与实际相符,该模型可实现机液耦合系统的综合仿真,这种建模研究方法为挖掘机机械系统结构设计和液压系统的优化设计提供了一种有效的手段。     

液压挖掘机工作机构尺寸对挖掘力发挥的影响

提出一种改变工作机构尺寸对液压挖掘机挖掘力发挥影响的研究方法。针对挖掘作业中的斗杆挖掘和铲斗挖掘工况,选取机重相近的挖掘机的工作机构尺寸进行动臂、斗杆和铲斗影响下的挖掘力分析,应用仿真软件获得各液压缸挖掘力并绘制相应的挖掘力曲线。以相近吨位的某挖掘机为例,验证了工作机构各尺寸对于挖掘力发挥的影响规律。研究结果表明:建立挖掘力计算模型,对比各组挖掘力变化趋势,在斗杆挖掘中,随斗杆尺寸变化,斗杆最大挖掘力变化率达10%;铲斗挖掘中,随铲斗尺寸变化,铲斗最大挖掘力变化率达12%。此分析方法对于工作机构的设计具有重要意义。     

液压挖掘机工作装置的动态仿真分析

针对国内某款大型正铲液压挖掘机工作装置的结构强度问题,运用CAD/CAE刚柔耦合建模技术,并结合了UG、Hyperworks、ADAMS等多款软件,建立了挖掘机工作装置的动力学模型。根据挖掘机实际实况定义了工作装置的作业动作,并结合了EDEM实际挖掘负载与斗杆最大挖掘力普查的最危险工况,进行了液压工作装置的挖掘动态仿真。验证EDEM实际工况与普查的最危险工况下,工作装置结构的合理与可靠性,测出了工作装置的应力集中点,工作装置最危险的静态位置与各交接节点的受力,为工作装置的尺寸优化与拓扑优化奠定了基础。     

一种快速得到挖掘机挖掘包络图的新方法

挖掘机工作装置作业由三个油缸复合动作及铲斗和土石方的相互作用实现。利用虚拟样机技术,对工作装置作业过程进行运动仿真与动态显示,使得设计人员在设计阶段就可以看到其设计方案的合理性、机构参数设计是否最优。基于这种实际情况,应用Matlab软件中的SimMechanics,介绍一种快速得到挖掘机挖掘包络图的方法。准确快速的分析工作装置的基本挖掘尺寸,如最大挖掘高度、最大挖掘深度、最大挖掘半径、最大水平挖掘半径。通过实例可以看出,该方法工作量小,简单快捷。     

应用虚拟样机技术的液压挖掘机仿真分析

利用空间机构学中D-H法和ADAMS软件建立了挖掘机工作装置坐标系及机械仿真模型.通过ADAMS/View中对挖掘机虚拟样机系统的仿真分析,得到了空载挖掘下动臂、铲斗和斗杆之间的速度、加速度关系,并得到液压挖掘机的一些特殊工作尺寸.根据对挖掘阻力的分析,对挖掘机铲斗挖掘时的受力状况进行仿真,得到了各铰接点处的受力情况,为零件的强度分析提供了依据.     

基于刚—柔耦合模型的液压挖掘机动力学仿真研究

用机械系统动力学仿真软件ADAMS和有限元分析软件ANSYS相结合的方法,建立液压挖掘机刚柔耦合虚拟样机,并对液压挖掘机刚柔耦合模型进行了运动仿真,通过动力学仿真分析研究了液压缸在复合挖掘过程中的受力情况及各铰接点处的受力变化。     

基于虚拟样机的液压挖掘机工作装置最大挖掘力分析

针对液压挖掘机工作装置挖掘力的分析计算与优化问题,对工作装置在斗杆挖掘工况下的最大挖掘力及工作装置关键铰接点空间位置对其最大挖掘力的影响进行了研究,提出了采用机械系统与液压系统联合仿真的方法,建立了某液压挖掘机工作装置的虚拟样机模型,分析斗杆油缸以系统最大压力工作,铲斗油缸、动臂油缸闭锁时,在整个挖掘范围内,工作装置的挖掘力图谱,并确定了最大斗杆挖掘力.在此基础上,以最大斗杆挖掘力为设计目标,通过试验设计方法,研究了工作装置机构铰接点空间位置对斗杆挖掘工况下最大挖掘力的影响.研究结果表明,液压挖掘机最大挖掘力达到国外同类产品水平,同时找出了铲斗最大挖掘力位置及数值,为工作装置优化设计和结构强度分析提供了有效依据.     

液压挖掘机三维虚拟实验设备的设计与开发

基于多体动力学分析软件RecurDyn建立液压挖掘机虚拟样机模型,进行工作装置建模和运动仿真分析,并对液压挖掘机的作业范围进行动态仿真,得到挖掘机工作时的最佳作用状态。基于虚拟现实软件Virtools建立液压挖掘机三维虚拟实验平台,对液压挖掘机的不同工作状态进行虚拟模拟,提供液压挖掘机结构和原理的生动、逼真的沉浸式的学习环境。     

液压拆除机器人工作臂的运动学分析

基于D-H坐标建立了拆除机器人的运动学模型,得到其最大工作尺寸:最大作业高度为2 188mm,最大作业深度为1 447mm,最远作业长度为2 139mm。基于多体动力学理论,结合SolidWorks和ADAMS软件建立了工作臂的虚拟样机模型并进行运动学仿真,得到其工作空间曲线与最大工作尺寸:最大作业高度为2 186.91mm,最大作业深度为1 442.93mm,最远作业长度为2 124.98mm。仿真分析结果验证了运动学模型的正确性,为实现其轨迹规划自动控制奠定了基础。     

基于ADAMS的液压挖掘机工作装置机构运动仿真与分析

论述基于ADAMS软件的机构运动学仿真方法和过程,然后对基于ADAMS软件的机构运动学仿真过程及方法进行研究,利用三维建模软件Pro/E建立正铲式液压挖掘机整机实体模型;介绍在ADAMS软件中如何定义动作函数,通过运动学仿真得出正铲式液压挖掘机挖掘的包络曲线,从而为整机的设计制造提供可靠的数据支撑。     

机械式挖掘机挖掘轨迹的确定

挖掘轨迹是机械式挖掘机挖掘理论研究中的重要内容,铲斗只有沿着合理的挖掘轨迹运动,才可以实现高效和低耗作业.分析了等切削角对数螺旋线轨迹模型的不足,并在此基础上以工作机构的运动关系为出发点,利用机构运动学理论及坐标变换理论,分别以2种途径推导了挖掘轨迹方程.利用MATLAB软件模拟了机械式挖掘机的挖掘轨迹,并用ADAMS软件进行了虚拟样机运动学仿真和验证.仿真结果与轨迹方程的模拟结果一致,验证了轨迹方程的正确性.     

基于Pro/E及ADAMS的液压挖掘机整机机构的建模与运动仿真

基于ADAMS的机构运动学仿真过程及方法研究,利用三维建模软件Pro/E建立正铲式液压挖掘机整机实体模型;介绍将Pro/E的实体模型导入ADAMS的操作方法及在导入过程中的注意事项,以及在ADAMS中如何定义函数,通过运动学仿真得出正铲液压挖掘机挖掘的最大包络曲线,从而为整机的设计制造提供了可靠的理论依据。