基于虚拟样机的JH180型挖掘机工作装置分析及优化

发布时间：2020-12-09 00:09

　　根据《国家重大科技基础设施建设“十三五”规划》国家战略部署,国家基础工程、战略工程建设进入新的高潮。挖掘机作为重要的工程机械,其性能优劣对工程效率具有重要影响。JH180型挖掘机是同等功率下装载量最大,挖掘高度和挖掘深度最大的中型反铲式液压挖掘机,市场调研发现该型号挖掘机存在面对复杂工况能耗较高,挖掘路径不能充分利用挖掘力的问题。因此,对该型号挖掘机展开性能分析和优化设计具有重要的理论和实践价值。本文以JH180型反铲式液压挖掘机为研究对象,运用遗传算法对工作装置进行了结构优化,采用虚拟样机技术对优化前后的工作装置进行了仿真分析对比。主要做了以下方面的研究:（1）建立了 JH180挖掘机工作装置的三维模型。分析了工作装置各部件的相对运动及极限工况下能耗情况。运用D-H方法进行了运动学分析,求解了关键铰点的运动学表达式。通过动力学分析,得到了作业时工作装置的动力学方程。推导了工作过程中挖掘力、油缸推力以及挖掘阻力等力学计算公式。（2）将工作装置关键铰点位置作为优化变量,铲斗挖掘力和斗杆挖掘力作为目标函数,为降低标准遗传算法中欺骗问题对优化结果造成的影响,采用基于权重系数以及在适应度函数中... 

【文章来源】：山东科技大学山东省

【文章页数】：93 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图２－１挖掘机实物图??Ｆｉｇ．?２－１?Ｔｈｅ?ｃｈａｒｔ?ｏｆ?ｈｙｄｒａｕｌｉｃ?ｅｘｃａｖａｔｏｒ??

盖板、左腹板、右腹板、以及加强筋板通过焊接构成。ＪＨ１８０型液压挖掘机动臂采??用整体式弯壁，整体为变截面的箱体结构，选用壁厚１８ｍｍ的Ｑ３４５钢，弯臂处有??隔板，保证了动臂的强度、刚度。ＪＨ１８０型挖掘机动臂三维模型如图２－４所示。??图２－３动臂实物图?图２－４动臂三维模型??Ｆｉｇ．?２－３?Ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｂｏｏｍ?Ｆｉｇ．?２－４?Ｔｈｅ?３Ｄ?ｍｏｄｅｌ?ｏｆ?ｂｏｏｍ??２．２．２斗杆实体模型??斗杆作为工作装置的重要部件，按照结构可以分为整体式和组合式。由上翼??板、下翼板、左腹板、右腹板等通过焊接构成，用来连接动臂和铲斗，挖掘作业??时，用来提升铲斗，如图２－５所示。受到挖掘机动力限制，对于挖掘作业时挖掘地??面相对较硬的工况，宜选用短斗杆，尽管斗杆相对较短会缩小挖掘范围，但铲斗??的挖掘力会有所提升。增加斗杆长度，会扩大挖掘机作业范围，但挖掘力有所下??降。斗杆长度的变化应遵循相应的设计规则，动臂与斗杆的长度之间比例控制在??０．４－０．５５范围内，由于斗杆是挖掘作业时的直接受载部件，受到载荷的严重冲击，??因此对斗杆有较高的强度要求。ＪＨ１８０型液压挖掘机斗杆选用的材料为Ｑ３４５

盖板、左腹板、右腹板、以及加强筋板通过焊接构成。ＪＨ１８０型液压挖掘机动臂采??用整体式弯壁，整体为变截面的箱体结构，选用壁厚１８ｍｍ的Ｑ３４５钢，弯臂处有??隔板，保证了动臂的强度、刚度。ＪＨ１８０型挖掘机动臂三维模型如图２－４所示。??图２－３动臂实物图?图２－４动臂三维模型??Ｆｉｇ．?２－３?Ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｂｏｏｍ?Ｆｉｇ．?２－４?Ｔｈｅ?３Ｄ?ｍｏｄｅｌ?ｏｆ?ｂｏｏｍ??２．２．２斗杆实体模型??斗杆作为工作装置的重要部件，按照结构可以分为整体式和组合式。由上翼??板、下翼板、左腹板、右腹板等通过焊接构成，用来连接动臂和铲斗，挖掘作业??时，用来提升铲斗，如图２－５所示。受到挖掘机动力限制，对于挖掘作业时挖掘地??面相对较硬的工况，宜选用短斗杆，尽管斗杆相对较短会缩小挖掘范围，但铲斗??的挖掘力会有所提升。增加斗杆长度，会扩大挖掘机作业范围，但挖掘力有所下??降。斗杆长度的变化应遵循相应的设计规则，动臂与斗杆的长度之间比例控制在??０．４－０．５５范围内，由于斗杆是挖掘作业时的直接受载部件，受到载荷的严重冲击，??因此对斗杆有较高的强度要求。ＪＨ１８０型液压挖掘机斗杆选用的材料为Ｑ３４５


本文编号：2905926