液压挖掘机工作装置性能分析和预保护结构动态仿真研究

摘要

随着工程机械在我国基础设施建设方面的广泛应用，大力发展工程机械行业已成为当务之急。而工作装置作为工程机械的重要组成部分，对其研究和控制是对整机开发的基础，其性能和可靠性是整机先进性的重要标志。本文结合企业合作项目，对挖掘机工作装置的运动学和动力学加以分析，并形成可视化输入界面软件，为挖掘机工作装置的设计提供理论依据和实用手段，对于提高国内液压挖掘机的设计水平，推动国内挖掘机行业的发展具有十分重要的意义。
　　 根据液压挖掘机的工作特点，从几何尺寸、动力特性、结构强度、经济性等方面研究了液压挖掘机工作装置的设计应该满足的要求，简要讨论了液压挖掘机工作装置的设计原则，对液压挖掘机工作装置的设计有实际的指导意义。
　　 液压挖掘机司机保护结构对于保证操作人员的安全是十分重要的，加装司机保护结构是国产挖掘机进入欧美市场的必要条件。为使挖掘机司机保护结构制造企业在设计阶段掌握产品性能，避免设计失误，采用动态模拟方法对挖掘机司机室顶部保护结构受落物冲击过程进行了仿真，对前保护结构进行了静态模拟。对比了曲面结构和平面结构的不同，建立非线性有限元模型，进行了动态冲击计算机仿真，得出了顶保护结构在受落锤冲击时的非线性瞬态响应，通过对冲击响应结果的分析得到了几点对设计有指导意义的结论。

目录

文摘

英文文摘

第1章 绪论

1.1 研究背景与意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 国外研究状况

1.2.2 国内研究状况

1.3 工作装置设计中存在的问题

1.4 本文主要研究内容

第2章 液压挖掘机工作装置的设计要求

2.1 液压挖掘机工况分析

2.1.1 典型挖掘工况

2.1.2 满斗举升回转工况

2.1.3 卸载工况

2.1.4 空斗返回工况

2.1.5 整机移动工况

2.1.6 姿念调整与保持工况

2.2 液压挖掘机工作装置设计要求

2.2.1 几何尺寸要求

2.2.2 运动和动力特性要求

2.2.3 结构强度要求

2.2.4 经济性要求

2.2.5 其它性能要求

2.3 液压挖掘机工作装置的设计原则

2.4 本章小结

第3章 液压挖掘机工作装置性能分析

3.1 挖掘机工作装置运动学分析

3.2 反铲装置动力学分析

3.2.1 挖掘阻力的计算

3.2.2 挖掘力的计算

3.3 整机实际最大挖掘力的概念及其测量方法

3.3.1 整机实际最大挖掘力

3.3.2 实际最大挖掘力的测量

3.4 整机性能要求对反铲机构优化的影响

3.5 本章小结

第4章 液压挖掘机工作装置可视化分析

4.1 软件的开发工具

4.2 工作装置性能可视化分析软件设计

4.2.1 工作装置性能可视化分析软件功能

4.2.2 工作装置性能可视化分析软件应用

4.3 实例计算

4.4 本章小结

第5章 液压挖掘机顶保护结构动态仿真

5.1 顶保护结构有限元计算的基本理论

5.1.1 顶保护结构受冲击的求解方法

5.1.2 顶保护结构模态分析的基本方程

5.1.3 项保护结构受落锤冲击时的瞬态响应增量方程

5.1.4 顶保护结构受落锤冲击时激励力的确定方法

5.1.5 主要单元特性

5.2 平面形状的顶保护结构性能分析

5.2.1 设计方案

5.2.2 仿真模型的建立

5.2.3 结果分析

5.3 曲面形状顶保护结构性能分析

5.3.1 设计方案

5.3.2 模型简化

5.3.3 结果分析

5.4 平面形状与曲面形状的结构对比

5.5 顶保护结构的仿真

5.5.1 仿真模型的建立

5.5.2 顶保护结构的计算机仿真

5.6 本章小结

第6章 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

致谢