反铲式矿用挖掘机液压系统和机械系统联合仿真

摘要

液压挖掘机是一种多功能机械，被广泛应用于水利工程、交通运输、电力工程和矿山采掘等行业和领域。近年来，随着液压技术的不断发展，液压挖掘机的开发与市场需求的增加逐渐引起了行业内的广泛关注。挖掘机按照结构形式可分为正铲和反铲两种，为了获得最大装载能力，大部分大型挖掘机采用大容量正铲挖斗。而反铲式则是我们平时最常见的，其主要用途是停机作业面以下的槽或管沟及边坡的开挖，包括基本挖掘、曲线挖掘、保持一定角度挖掘、超深沟挖掘和沟坡挖掘等。随着技术的发展和现代化生产施工的需要，挖掘机行业面临着技术创新的挑战，而究其核心技术，液压系统则首当其冲。
　　我国挖掘机产业起步较晚，技术相比于国外有着较大差距。为此，奇瑞迪凯在成功制造了28T，22T，18T三款挖掘机机型后，决定自主研发一款38T挖掘机。该机型以28T挖掘机为原型对其进行改良设计，由于机身重量增加较大，故原机型有相当多的地方需要改制，比如需对关键部件进行受力分析，以及运动轨迹、散热和动力系统功率分析等。而在设计改良的过程中，需运用数字仿真技术对其进行建模仿真，以对所设计挖掘机的工作性能有一个充分完整的认识，从而可根据仿真结果进行优化设计，大幅度削减成本及降低研发周期。
　　论文首先应用Pro/E软件对挖掘机进行简化结构模型建立，其次运用ADAMS软件对其进行动力学仿真分析，最后结合AMESim软件对其进行液压系统建模及联合仿真分析。本文主要研究内容有以下几点：
　　1、推导出反铲式挖掘机在挖掘过程中的工作装置动力学数学模型，结合其机构参数计算得到挖掘阻力。
　　2、运用Pro/E软件建立挖掘机各部件三维模型并对其进行组装，得到挖掘机总体三维模型，然后将其导入ADAMS软件中，进行多体动力学仿真以计算其运动轨迹以及工作过程中各铰接点受力。
　　3、建立挖掘机液压系统的AMESim仿真模型，通过软件内置接口，综合运用AMES im软件和ADAMS软件实现其机械系统和液压系统的联合仿真。

目录

声明

第一章 绪论

1. 1 课题背景与研究意义

1. 2 国内外研究现状

1. 3 主要研究内容及方法

第二章 反铲式矿用挖掘机工作原理及系统分析

2. 1 挖掘机工况与自由度分析

2. 2 工作机构运动学建模

2.3 反铲装置的动力学模型

2. 4 工作装置挖掘阻力计算

2. 5 液压系统及控制原理分析

2. 6 不同工况下液压系统工作原理

2. 7 本章小结

第三章 反铲式矿用挖掘机虚拟样机的建立

3. 1 挖掘机三维模型的建立

3.2 Pro/E与ADAMS之间的模型传递

3 . 3 基于A DAM S/V IEW的虚拟样机建模

3.4 挖掘机包络曲线的绘制

3.5挖掘过程中铰接点和液压缸受力情况

3.6 本章小结

第四章 反铲式矿用挖掘机工作装置液压系统建模

4. 1 AMES im软件简介

4. 2 液压系统工作原理

4 . 3 液压系统AME Sim和建模

4.4对液压系统压力和流量的理论推导及仿真

4. 5 本章小结

第五章 反铲式矿用挖掘机工作装置机械-液压联合仿真

5. 1 工作装置机械-液压联合仿真模型的建立

5. 2 工作机构负载特性仿真

5.3 仿真结果分析

5. 4 本章小结

第六章 总结与展望

6. 1 工作总结

6. 2 展望

参考文献

致谢

附录