工作装置传统和现代设计方法

2.4液压挖掘机工作装置的传统设计方法分析 2.4.1通过类比及经验方法的工作装置的设计 在设计挖掘机时,其工作参数的确定,通常是根据设计任务书的总要求、 国内外同类型机器的对比分析,查表,利用一些经验公式初步确定。然后,再 按照具体的受力状况,进行必要的验算“’4”’“。”1。 擘姐远一.翘 E K G2 N2 式中:上1、K、G,、N。一已知挖掘机构件的长度、铲斗容量、质量、功率; E:、K、G:、N:一要设计挖掘机构件的长度、铲斗容量、质量、功率。 文献[14]通过对通用式挖掘机的统计分析,得出了工作范围和挖掘机质量之 间的互相关系式。对于通用式挖掘机,其最大挖掘半径R一一般为3~3.6G“3,最大挖掘深度日。。一般为1.9~2.3G“3,最大卸载高度加一一般为1.5~通过类比、统计分析及经验的挖掘机工作装置的设计方法,既浪费产品的设 计时间和劳动力又得不到合理的设计参数,并且其设计的科学性和可靠性差。 2.4.2基于计算机辅助设计方法的工作装置的设计 随着计算机辅助设计技术的R益推广,液压挖掘机设计技术发生了很大的变化。计算机辅助设计技术既能缩短产品的设计周期和制造周期,同时又能大大 提高产品的质量,相应也就提高了机器整体质量的可靠性和稳定性。 国内外众多研究人员进行了基于计算机辅助设计方法的挖掘机工作装置的 设计“””’2…。文献[15]以向量法为工具,建立起挖掘机工作装置机构的基本模块一摆动油缸机构的分析模型并导出其运动方程,进行了工作装置的机构运动分 析。文献[173采用复数矢量三角形法,进行了工作装置的机构运动分析,用BASIC 程序语言来编制了子程序。以功率平衡原理来计算斗齿的挖掘力,没有考虑挖 掘力与各油缸的闭锁力、整机稳定性和附着性之间的关系。文献[201用AutoLISP ----------------------- Page 32----------------------- 第2章液雎挖掘机的工作装置的设计要求与传统设计方法 语言编制挖掘机工作装置运动模拟程序,通过输入各油缸的行程,在计算机屏 幕上显示相应的机构运动简图。免去了大量的三角函数和几何关系推导。文献[21】使用VB语言,进行了工作装置的仿真:显示出工作装置的运动:自动计算动臂、斗杆、铲斗的摆角范围;给出各个油缸的作用力臂变化特性、主要工作尺寸; 生成斗秆、铲斗分别挖掘时的挖掘图谱等。文献【22】开发了挖掘机工作装置辅助设计CAD系统。通过该系统,得到了挖掘机在整个挖掘过程中的作业范围,该 系统还提供了挖掘时挖掘机上各个铰点的受力分析功能和现实动画功能。文献『23]在动臂工作范围内,动态显示工作装置的举升、下降、平移、铲斗挖掘、斗杆运动等作业工况,进行了挖掘机工作装置的运动仿真过程。 大多数研究利用工作装置各机构的几何与运动关系,对于挖掘机工作装置 各机构进行分析运动及力分析,导出相应的计算公式,编成专用程序,利用计 算枫进行计算。但是,用这种方法的方程的建立、求解过程较复杂和冗长,且 不便于计算机程序设计,每分析一个机构都要按计算公式逐一编程,对于编程 人员来说,显然是一种费时费事、而且易于出错的做法。另外,对计算机编程 中最方便灵活的功能一于程序功能来说,使计算机未能得到充分利用也是一种 浪费。 众多人员所研究的结果对液压挖掘机计算机辅助设计有很大的意义,但所研 究的内容一般限制于工作装置的局部的设计。目前液压挖掘机工作装置设计的 从头至Ⅱ底,即初步 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 设计到结构设计基于计算机全面方针的挖掘机工作装置 的设计软件很少,可以说国内几乎没有。 2.5基于计算机全面仿真的挖掘机工作装置的设计方法 通过对现有挖掘机工作装置的传统设计方法的分析,提出基于计算机全面仿真的现代设计方法,跟随整个液压挖掘机工作装置设计的全过程,对整机的全部特性全方位的进行仿真。基于计算机全面仿真的整个挖掘机工作装置设计方法的 流程 快递问题件怎么处理流程河南自建厂房流程下载关于规范招聘需求审批流程制作流程表下载邮件下载流程设计 ,如图2.14所示。 26 ----------------------- Page 33----------------------- 第2章液压挖掘机的丁作装置的设计要求与传统设计方法 人J二参与 <≥ 参数数据库 翌翌翌翌 性有生 能维限成 分设兀工 析计分程 析图 图2.1 3整个挖掘机工作装置设计流程图 在参数数据库里以文件形式已存在挖掘机工作装置机构的结构特征数据,包括拓扑数据、几何参数、以及受力和惯性参数等。用户可以通过一个人机交互的过程,输入设计参数信息。系统经过参数数据库,自动生成挖掘机工作装置的计算模型。通过显示出来的计算模型,就知道输入的参数的合理性程度,如果输入的数据不够合理,系统会提示用户输入的数据不符合工作装置机构成 立的条件,要求输入较为合理的数据,随时可以调整设计参数,这样就能达到工作装置设计数据信息的输入和计算模型的生成。 用户按照下拉菜单栏中的信息,进行被设计的工作装置性能分析,包括工作范围计算、运动及受力分析、挖掘力计算和挖掘力分布特性分析等等。当分析挖掘机工作装置过程时,用户像挖掘机司机一边操纵工作装置,一边能够了解当位置上工作装置的作业特性信息。 当进行工作装置的性能分析时,挖掘机工作装置的结构设计参数以文件形式被保存。采用大型通用软件uG,进行挖掘机工作装置三维模型的自动生成。 采用软件uG,进行工作装置的有限元分析和 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 图的生成。 27 ----------------------- Page 34----------------------- 第2章液压挖掘机的工作装置的设计要求与传统设计方法2.5.1工作装置设计信息的输入和计算模型的生成 挖掘机工作装置的设计数据信息主要包括各铰点位置的几何参数、各油缸的几何参数、运动参数、各油缸的工作压力和闭锁压力、质量中心坐标、转动惯量等。在工作装置设计信息输入部分,可分成两大部分即几何及运动参数输入和力学参数输入部分。 根据输入的设计参数信息,系统经过参数数据库,自动生成挖掘机工作装置的计算模型。通过显示出来的计算模型,就知道输入的参数的合理性程度,如果输入的数据不够合理,系统会提示用户输入的数据不符合工作装置机构成立的条件,要求输入较为合理的数据,随时可以调整设计参数,这样就能达到工作装置设计数据信息的输入和计算模型的生成。这些过程都是通过人机交互 方式来实现的。 2.5.2工作性能和挖掘力分布特性分析 输入运动参数数据,进行挖掘机工作装置的运动分析。根据输入的工作装置的几何参数信息,计算和绘制出挖掘机工作装置的整个工作范围,包括最大挖掘半径、最大挖掘深度、最大挖掘高度、最大卸载高度和最小挖掘半径。 通过运动分析和动画模拟,验证工作装置的各个机构运动是否协调和干涉。根据各个油缸即动臂油缸、斗杆油缸和铲斗油缸的长度大小、速度、加速度,计算工作装置上各个铰点的位置、速度和加速度、各个构件的速度、加速度、角速度和角加速度等。 在三个油缸的不同的长度,即在挖掘机工作区域的任何位置上,计算工作装置各铰点的受力和挖掘力。挖掘力计算分别进行铲斗挖掘时的挖掘力和斗杆挖掘时的挖掘力计算。在挖掘区域内的每个点上既给出各铰点的受力,又给出铲斗机构挖掘力、斗杆机构挖掘力和相应的挖掘力计算条件。根据挖掘区域的每个点上的挖掘力值,对挖掘力的分布特性进行详细分析。 2.5.3工作装置结构的参数化设计 采用大型应用软件uG,先绘制挖掘机工作装置的草图,包括动臂、斗杆和铲斗等,并标注尺寸,这是软件UG自动抽取几何图形的特征点,把尺寸约束和拓扑约束转化为包含特征点的约束方程组。 28 ----------------------- Page 35----------------------- 第2章液压挖掘机的T作装置的设计要求与传统设计方法通过对工作装置的工作性能和挖掘力分布特性的分析,将确定的工作装置 的设计参数,以文件形式传送到大型软件上,自动进行工作装置的三维设计。 2.5.4工作装置结构的有限元分析 采用应用软件uG,对被设计的挖掘机工作装置,包括动臂、斗杆和铲斗等,进行有限元分析,确定被设计工作装置的准确性、可靠性,完成工作装置的结 构设计。 2.6本章小结 1.针对挖掘机的工作特点,挖掘机的挖掘工况被分解为了四种典型工况:挖掘 工况,满斗举升回转工况,卸载工况,并分别对四种典型工况进行了详细研究。 2.在工况分析的基础上,对挖掘机工作装置的设计要求进行了归纳 总结 初级经济法重点总结下载党员个人总结TXt高中句型全总结.doc高中句型全总结.doc理论力学知识点总结pdf ,使之 形成了一套描述设计要求的规范:运动学的要求,力学的要求,结构强度要求,经济性要求,并分别对各种要求进行了探讨。 3.对传统设计方法进行了分析,最早传统的设计方法通过类比、查表、在特殊 位置上的理论计算初步确定性能参数以后,还需要大量的时间对设计的合理性进行分析,计算量大,一般在特殊位置上进行校核,其精度较低。当今计算机较为普及,众多人员研究和开发基于计算机辅助设计方法的挖掘机工作装置的设计理论及设计软件。他们所研究的结果对液压挖掘机计算机辅助设计有一定的意义,但所研究的内容一般限制于工作装置的局部的设计。目前液压挖掘机工作装置设计的从头到底,即初步方案设计到结构设计基于计算机全面方针的挖掘机工作装置的设计软件很少,可以说国内几乎没有。 4.提出了基于计算机全面仿真的现代设计方法,跟随整个液压挖掘机工作装置 设计的全过程,对整机的全部特性全方位的进行仿真。从要设计的挖掘机性 能参数的初步确定,对挖掘机作业过程的运动及力分析、挖掘力分布特性分析,将分析计算出来的设计参数,以文件形式传送到UG软件,自动进行工作装置的三维设计。对被设计的挖掘机工作装置进行有限元分析,完成工作装置的结构设计。整个挖掘机工作装置的设计过程由人机交互方式来自动实现。