液压挖掘机工作装置的建模与运动学仿真

利用NX三维仿真软件对液压挖掘机反铲工作装置进行了建模和装配,分析了挖掘机工作装置运动过程中铲斗斗齿尖各工况位置,并对其进行了运动学仿真,得到了铲斗斗齿尖追踪轨迹图和位移曲线图等。     

基于AMESim的挖掘机平地性能仿真分析

针对无法量化评价液压挖掘机平地性能优劣的问题,该文理论分析了挖掘机平地工作原理,根据各个工作装置之间铰接点的关系,推导出了铲斗斗尖距离动臂后支座铰接点的高度和动臂、斗杆液压缸位移之间的公式.结合实际采集的各工作装置液压缸的位移信号,利用仿真软件分析了挖掘机的平地性能,结合仿真出的铲斗斗尖运动轨迹可以量化评价挖掘机平地性...     

液压挖掘机工作装置作业空间研究

针对挖掘机铲斗斗齿在挖掘过程中空间运动轨迹的准确描述,提出用D-H齐次坐标法描述挖掘机铲斗斗齿的空间运动轨迹。以机器人学原理为基础,将挖掘机的动臂、斗杆、铲斗视为机器人的三级机械手臂,建立挖掘机工作装置空间位姿的数学模型,运用Matlab/Simulink模拟分析其空间动作,并快速得到挖掘机作业包络图。以ZE-360液压挖掘机为例,验证了D-H齐次坐标法在挖掘机工作装置空间作业动作分析中的科学性及适应性,为挖掘机工作装置运动轨迹、作业空间分析提供理论依据。     

反铲挖掘机铲斗设计及仿真分析研究

在液压挖掘机结构组成中,铲斗是液压挖掘机对物料进行挖掘和装卸的重要工具.在铲斗设计过程中,要保证足够的强度和耐磨性.介绍反铲挖掘机铲斗结构设计原则、铲斗斗形设计、铲斗斗容计算.采取有限元分析仿真优化方法,得到以下结论:在正载有限元分析中,铲斗安全系数要在2.0以上;在底部冲击载荷中,铲斗安全系数在3.0以上,满足设计要...     

WK-55型电传动挖掘机铲斗斗栓插座修复工艺

正1台WK-55型电传动挖掘机经多年使用后,其铲斗斗栓插座因严重磨损而开裂,无法继续工作,影响铲装效率。为修复铲斗斗栓插座,我们机修铆焊班制定并实施了焊接工艺,圆满完成了修复任务。1.开裂原因分析分析认为,造成铲斗斗栓插座开裂的原因有以下4个方面:一是操作不当。该电铲长期满载运行,铲斗铲装岩石时,经常与卡车车箱碰撞,导致铲斗斗底开裂。     

基于蒙特卡洛法的挖掘机反铲装置作业空间分析与仿真

根据挖掘机反铲装置作业情况,对挖掘机作业空间进行了有效的描述.应用矩阵理论和机器人运动学理论,建立了挖掘机反铲装置的运动学模型,并推导出反铲装置斗齿尖的参数方程.同时,提出采用蒙特卡洛法求解挖掘机反铲装置的作业空间.在MATLAB中,编写了基于蒙特卡洛法挖掘机反铲装置的作业空间仿真程序,直观地模拟了挖掘机的作业空间,仿真结果与采用虚拟样机技术在ADAMS中仿真结果基本一致,证明采用蒙特卡洛法分析、模拟挖掘机反铲装置作业空间的有效性和实用性.     

一种新型矿用正铲液压挖掘机的运动学分析

提出一种新型矿用正铲液压挖掘机,其工作装置是一个复杂的多环耦合机构。采用修正的Grübler-Kutzbach公式分析工作装置的自由度,得出该工作装置能够满足正铲作业要求,可以实现两个移动和一个转动。基于运动链环路理论,建立通用的机构运动学分析框图,并且利用该框图对机构进行运动学分析。基于运动学正解分析矿用正铲液压挖掘机的水平挖掘时理论可达的工作空间,得出该机构在水平挖掘时铲斗与地面的倾角为30°~50°时挖掘空间最优,满足挖掘机水平挖掘的作业要求。基于机构运动分析框图对机构进行速度分析,得到液压缸的输入速度与铲斗输出运动之间的雅可比矩阵。最后给出了五组数值算例,对运动学分析进行验证。研究结果为该机构的设计和使用提供重要的理论依据。     

D-H坐标系下挖掘机工作装置运动学建模与仿真

应用机器人运动学求解常用的D-H法建立挖掘机工作装置4自由度运动学数学模型,分析了挖掘机工作装置运动过程中铲斗齿尖位移、速度、加速度与空间位置的运动关系。在此基础上采用Pro/E和大型有限元软件ADAMS建立挖掘机工作装置虚拟样机模型。对挖掘机工作装置进行了运动学仿真,得到了铲斗齿尖位移、速度、加速度动态曲线,并对动态曲线进行了分析,验证了运动学模型的正确性。这种方法简化了解析计算,同时求得的解具有使用性和代表性,对挖掘机工作装置的设计具有普遍的适用意义。     

液压挖掘机轨迹规划及运动仿真

运用D-H(denavit-hartenberg)矩阵法对液压挖掘机工作装置进行正、逆运动学分析,得出挖掘机驱动机构空间、关节空间以及铲斗位姿空间的关系。运用Robotics Toolbox建立挖掘机工作装置运动学仿真模型并进行点到点轨迹规化和运动学仿真,得出动臂关节、斗杆关节和铲斗关节角度以及铲斗末端位姿随时间的变化,再通过逆运动学求解出液压油缸的位置。检验了该型号挖掘机作业空间和各杆件运动参数的合理性,为挖掘机运动仿真提供了一种简便的方法,并为挖掘机的自主挖掘研究奠定了运动学基础。     

装载机工作装置疲劳试验载荷谱编制方法

为研究装载机工作装置疲劳性能,提出了一种考虑分段载荷均值特性的工作装置疲劳试验程序载荷谱的编制方法,采集了4种典型物料铲装作业时工作装置的销轴载荷信号,并将销轴载荷转化为铲斗斗尖处的当量载荷。根据载荷特性,将每个作业周期分为空载行进、物料铲装、满载运输和物料卸载4段,完成了载荷的平稳性检验。采用雨流计数法分析各个作业段载荷的均幅值分布特性,结果表明：4个作业段的载荷均值服从正态分布,幅值服从三参数威布尔分布,且均值和幅值分布相互独立。对载荷进行频次外推和合成,并根据均幅值概率分布函数和波动中心法,编制了工作装置8级二维载荷谱和变均值疲劳试验程序加载谱。提出的载荷谱编制方法和结果可为装载机工作装置结构寿命预测及疲劳可靠性台架试验提供参考。     

挖掘机平地轨迹研究及改进

针对如何评价挖掘机平地作业的问题,提出了一种通过研究挖掘机铲斗齿尖运动轨迹来评价其平地作业的方法。按照该方法对现有某挖掘机进行了平地试验,利用Proe软件与试验相结合对该挖掘机进行了虚拟平地仿真,针对过程中出现的挖掘机平地轨迹不够平稳问题,对其液压系统进行了改进,增加了斗杆调速阀,使液压泵流向斗杆油缸和动臂油缸的流量比值为4∶3,此时挖掘机铲斗齿尖运动轨迹较为平缓,挖掘机平地性能得到改善,为挖掘机平地作业的研究和改进提供了参考。     

基于VRML的液压挖掘机工作装置运动仿真

针对专业仿真软件模拟挖掘机工作装置运动存在文件大,交互性差,不便于网上传输的缺点,提出了利用VRML对液压挖掘机工作装置运动进行仿真的方法。利用SolidWorks建立液压挖掘机工作装置静态模型,结合各部件之间的父子关系和几何关系,编写VRML程序,完成挖掘机工作装置仿真系统。此方法对挖掘机设计水平的提高具有重要的理论意义和实际价值。     

液压挖掘机工作装置的仿真分析

为了实现液压挖掘机工作装置的优化,找出工作时的特殊尺寸,采用Pro/E建立三维模型并与ADAMS虚拟样机结合仿真分析。根据动臂、斗杆、铲斗三个液压缸的运动状态,得到铲斗齿尖X方向和Y方向的位移曲线图。通过与原设计值的比较为进一步的分析提供设计的基础。     

山地挖掘机自主作业轨迹规划与ADAMS仿真验证

为实现山地挖掘机典型工况的自主作业控制,在工作装置的运动学建模基础上,规划了铲斗齿尖运动轨迹.利用运动学建模的结果实现了齿尖坐标序列到关节转角序列,关节转角序列到液压缸驱动序列的转换.利用ADAMS软件对轨迹规划结果进行了仿真验证.验证结果和规划相符,为实现山地挖掘机的自主作业控制提供了理论指导.     

Motion Planning Based Coordinated Control for Hydraulic Excavators

Hydraulic excavator is one type of the most widely applied construction equipment for various applications mainly because of its versatility and mobility. Among the tasks performed by a hydraulic excavator, repeatable level digging or flat surface finishing may take a large percentage. Using automated functions to perform such repeatable and tedious jobs will not only greatly increase the overall productivity but more importantly also improve the operation safety. For the purpose of investigating the technology without loss of generality, this research is conducted to create a coordinate control method for the boom, arm and bucket cylinders on a hydraulic excavator to perform accurate and effective works. On the basis of the kinematic analysis of the excavator linkage system, the tip trajectory of the end-effector can be determined in terms of three hydraulic cylinders coordinated motion with a visualized method. The coordination of those hydraulic cylinders is realized by controlling three electro-hydranlic proportional valves coordinately. Therefore,the complex control algorithm of a hydraulic excavator can be simplified into coordinated motion control of three individual systems.This coordinate control algorithm was validated on a wheeled hydraulic excavator, and the validation results indicated that this developed control method could satisfaetorily accomplish the auto-digging function for level digging or flat surface finishing.     

Mechanism optimal design of backhoe hydraulic excavator working device based on digging paths

In order to solve the problem that hydraulic excavator in the real working process cannot meet the design requirements and reveals insufficient digging force, a new method on mechanism optimal design of backhoe hydraulic excavator working device based on digging paths is introduced and discussed in this paper. Considering the characteristics of consecutive digging process of hydraulic excavator, a digging path is composed of bucket digging trajectories and arm digging trajectories. The feasible working region is divided into a series of uniform paths according to the working position of boom. The practical digging performance of excavator is evaluated based on the digging force parameters under combined work condition of the discrete points on the digging paths. It is turned out that the method is more accurate to analyze excavator’s real-world digging performance via the analysis of some practical cases. Based on the new digging performance analysis method, the optimization mathematical model is built to ensure the digging force under combined work condition and the average digging force of every operating path as big as possible. The layout design of hinge position on the working device is optimized through genetic algorithm. The optimization result shows that a certain model of an excavator’s maximum digging force on the customary digging paths is improved by 10% and the average digging force is improved by 4% after the optimization on the working device of the excavator with weak digging force.     

基于SimMechanics的挖掘机模型仿真分析

为了查找挖掘机设计方案的不足,方便对原方哺进行修改,提高设计效率,利用MATLAB/SimMechanics仿真工具箱对挖掘机上部回转平台及工作装置进行了建模仿真,得到了液压挖掘机工作装置包络图,确定了其工作尺寸参数;通过对挖掘机铲斗施加重力负载,得到了动臂油缸、斗杆油缸和铲斗油缸的受力变化图,结果显示铲斗油缸的受力变化很大.     

挖掘机铲斗结构优化

采用传统的方法对挖掘机反铲工作装置的铲斗进行结构优化存在工作量大、不精确和不直观等缺点.利用Pro/E三维软件建立WY100C液压挖掘机铲斗实体模型,并应用Pro/Mechanica模块对挖掘机铲斗的设计模型在受最大应力的危险工况下挖掘时进行强度分析和变形分析.在证明了WY100-C挖掘机铲斗的设计满足强度要求前提下,运用参数优化设计的方法对铲斗的结构进行优化,减轻铲斗的重量,改善了铲斗的结构,为挖掘机铲斗的设计改进提供了理论依据,对其它液压挖掘机铲斗的研制开发也有一定的借鉴意义.     

基于多学科协同仿真的液压系统性能匹配研究

针对正铲挖掘机液压系统与工作装置负载的性能匹配问题,提出了多学科协同仿真方法,并应用于整机系统的性能仿真研究。为准确模拟挖掘机工作过程中各子系统的性能参数变化,基于多刚体动力学软件ADAMS建立了工作装置的机构仿真模型,并利用离散元仿真软件EDEM模拟了挖掘机不同进给深度的实际挖掘负载;然后,根据液压系统原理及控制方式,以AMESim为主仿真平台,建立了复合控制泵模型;最后,构建了全系统机液协同仿真模型。分别对液压系统工作过程中液压泵和各液压缸的性能参数进行了仿真验证,并模拟了不同挖掘负载对液压系统性能参数的影响变化。研究结果表明,该协同仿真方法能够用于对复杂系统进行准确、有效地建模,并验证了所设计的液压系统在多变负载工况下性能匹配参数的合理性。     

基于接触应力的挖掘机工作装置有限元分析

以斗容量0．5m3单斗液压挖掘机为例,分析了传统的挖掘机工作装置有限元分析方法的不足。引入接触应力方法,对挖掘机工作装置进行整体有限元分析。介绍了接触应力及其应用过程,这一有限元分析方法更符合挖掘机工作装置在实际特定工况下的受力状态。