大型正铲液压挖掘机工作装置机液联合仿真及优化

摘要

正铲液压挖掘机工作装置属于工程机械中的机械手，广泛应用在建筑、交通、能源工程、水利水电、军事工程等行业当中，不仅提高产业效率，提高经济效益，同时降低危险系数。虽然国内需求大，但是国产满足不了当前需求，国外在该市场具有垄断地位，抑制了国内挖掘机产业的发展。在该行业的专利受到国外限制，国内大型正铲液压挖掘机的发展受到制约，研究自主构型品牌的正铲液压挖掘机有重大和深远意义。
　　工作装置是挖掘机的核心构件，它的性能直接影响到了整机的工作效率、可靠性。本文通过建立多体动力学模型分析工作装置的动态结构强度，建立机液联合仿真模型分析工作装置的动态强度，最后对工作装置进行动态拓扑优化。
　　首先通过经验公式计算挖掘阻力，该阻力作为动力学分析的外部阻力。通过ADAMS建立工作装置刚体动力学模型，对比分析不同速度方式、典型工况下的刚体动力学特性；通过ADAMS和Hypermesh建立工作装置刚柔耦合模型，对比分析典型工况下工作装置刚柔耦合模型的动态结构强度；最后对比分析工作装置刚体动力学模型和刚柔耦合模型的动力学特性。
　　然后根据挖掘机的工作特性创建液压系统，通过动力学分析得到的数据，计算液压系统参数。在软件AMESim中建立工作装置液压系统模型，对液压系统模型进行调试验证，建立联合仿真模型分析工作装置动力学特性。
　　最后根据多体刚柔耦合模型分析的结果，对工作装置进行拓扑优化，工作装置中优化的对象为斗杆，根据优化后的模型建立新的刚柔耦合模型，对新的刚柔耦合模型进行动态强度分析，然后对比分析优化前和优化后模型的动态结构强度。

目录

声明

第1章 绪 论

1.1选题背景、目的和意义

1.2大型液压挖掘机发展概述

1.3挖掘机仿真领域发展应用

1.4研究内容

第2章 工作装置数学模型建立及阻力分析

2.1工作装置工作特性

2.2工作装置数学模型

2.3工作装置的阻力分析

2.4本章小结

第3章 工作装置动态特性分析

3.1工作装置动力学问题描述

3.2刚体动力学模型分析

3.3动力学刚柔耦合模型建立

3.4工作装置刚柔耦合分析

3.5本章小结

第4章 工作装置机液联合仿真

4.1工作装置液压系统分析

4.2液压系统模型仿真分析

4.3交互式联合仿真

4.4本章小结

第5章 工作装置结构拓扑优化

5.1拓扑优化理论方法

5.2拓扑优化工作装置

5.3改进工作装置的分析

5.4本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果

致谢