液压挖掘机工作装置的计算机辅助设计

摘要

液压挖掘机作为一种建设施工机械，具有应用广泛、功能多等特点。由于液压挖掘机具有多品种，多功能，高质量及高效率等特点，作为工程机械的主力机种，深受广大施工作业单位的青睐，其生产制造业也在日益蓬勃的发展。液压挖掘机主要有发动机、液压系统、工作装置、回转装置、行走装置和电器控制等部分组成。挖掘机的主要工作就是土壤的挖掘。工作装置是直接完成挖掘任务的装置，许多国家广泛采用新技术、新方法来不断地提高液压挖掘机的作业性能和生产率。通过运用具有通用性及专业的挖掘机工作装置的设计方法，进行工作装置的全面计算机通用性设计研究对推动国内挖掘机发展具有十分重要的意义。本论文通过收集国内外挖掘机工作装置设计的有关资料，对挖掘机的各种工况进行了分析，并且对挖掘机工作装置的设计要求进行了总结，提出了基于计算机全面仿真的现代设计方法。仿真跟随整个液压挖掘机工作装置设计的全过程，对整机的全部特性进行全方位的仿真。所有液压挖掘机工作装置可归纳为平面连杆机构。因此，本论文对平面连杆机构的通用分析方法进行了讨论；通过对杆组分解方法的采用和杆组分解方法的详细研究，建立了一套完整的建模方法，并把它变成理论；提出利用人机交互方式的机构模型的建立方法，并且实现机构的结构形成和参数的输入。在人机交互方式的分析基础上，解决了计算机求解流程，并实现了整个机构的计算机自动建模，在机构的计算机自动建模实现的基础上，完成了机构通用分析软件TJGMA的编写。利用机构通用分析软件，针对挖掘机工作装置的设计要求，完成了一套专业性的挖掘机工作装置设计及性能分析软件TJCMDS。利用此软件，对挖掘机的工作装置的运动特性、受力特性、挖掘力分布特性等进行了详细分析。对计算数据后处理和管理进行了研究，将被计算确定的设计参数传送到三维CAD应用软件上，为实现工作装置三维设计作了准备。利用此软件能够进行快速正确的分析计算，并具有形象直观，操作简单等优点；当改变参数时，只要在计算机的有关界面上简单操作就能达到修改的目的。从而实现减少用户的工作强度，缩短设计周期的目标。详细讨论和研究了机械三维设计软件，提出了挖掘机工作装置结构的三维细化设计的自动化。采用三维通用软件UG，实现了挖掘机工作装置结构的参数化设计。在对分析计算结果的结构模型的自动生成研究的基础上，实现了挖掘机工作装置结构模型生成的自动化。应用前面的理论，完成一个具体挖掘机的设计，对新设计的挖掘机所有性能进行详细分析。利用开发的软件和三维通用软件相互结合，自动生成新设计的挖掘机工作装置的三维模型。关键词：液压挖掘机，工作装置，平面连杆机构，计算机建模，通用分析软件

目录

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声明

第1章 绪论

1.1国内外液压挖掘机工作装置的发展动态及研究现状

1.2液压挖掘机工作装置研究的必要性

1.3本论文研究内容及研究方法

第2章 液压挖掘机工作装置的设计要求与传统设计方法

2.1挖掘机的工况分析

2.2工作装置的设计要求

2.3挖掘机的主要参数

2.4工作装置的传统设计方法分析

2.5基于计算机全面仿真的工作装置的设计方法

2.6本章小结

第3章 平面连杆机构的通用分析方法及通用分析软件的开发

3.1平面连杆机构的特点及其通用分析方法

3.2平面连杆机构的杆组分析建模方法

3.3人机交互方式与机构模型的建立

3.4分析计算流程与计算机自动建模的实现

3.5通用分析软件的开发

3.6本章小结

第4章 液压挖掘机工作装置性能分析软件的开发

4.1工作装置的设计参数的定义

4.2工作装置的运动和受力分析计算

4.3挖掘力计算和挖掘性能分析

4.4分析计算结果数据的后处理与管理

4.5本章小结

第5章 液压挖掘机工作装置的三维设计

5.1三维设计在工程机械结构设计中的应用

5.2工作装置结构的参数化设计

5.3本章小结

第6章 液压挖掘机工作装置设计实例

6.1挖掘机工作装置的设计课题

6.2工作装置的结构尺寸和力学参数的输入

6.3挖掘时工作装置的几何尺寸计算和运动及力分析

6.4液压挖掘机的挖掘性能分析

6.5挖掘机工作装置的三维设计

6.6本章小结

第7章 全文总结与展望

7.1全文总结

7.2课题展望

参考文献

致谢

个人简历 在读期间发表的学术论文与研究成果