液压挖掘机工作装置动力学仿真研究及软件开发

发布时间：2017-09-09 22:49

  本文关键词：液压挖掘机工作装置动力学仿真研究及软件开发

  更多相关文章： 矿用挖掘机 动静法 疲劳寿命 软件开发

【摘要】：矿用挖掘机工作环境恶劣,受挖掘阻力、剧烈冲击和振动载荷,导致工作装置疲劳破坏。因此对矿用挖掘机工作装置进行动力学和疲劳分析有着重要的意义。本文以某型号矿用挖掘机工作装置为研究对象。首先,根据测试得到的各液压缸的长度随时间变化的数据对工作装置进行运动学理论计算,求出工作装置各构件的角速度和角加速度。其次,将挖掘机工作装置三维模型从Pro/E导入ADAMS中,把液压缸长度随时间变化的数据作为ADAMS动力学模型的输入并进行仿真,提取各构件的角速度和角加速度随时间变化的数据并和理论计算值进行对比验证。再次,基于ANSYS的APDL语言建立工作装置参数化的有限元模型,把计算出的工作装置各构件的角速度和角加速度作为惯性力施加在有限元模型上求解,提取有限元模型中各液压缸轴力随时间变化数据并和ADAMS中提取的轴力进行对比。对工作装置的动态应力进行测试,并和ANSYS中模型相应点的模拟值进行对比。提取有限元模型中各节点等效应力随时间变化的数据作为疲劳分析中各节点的应力历史,结合雨流计数统计方法和线性累积损伤理论,计算工作装置各部位的疲劳寿命。最后,以Visual Basic 6.0和ANSYS软件的参数化设计语言APDL为工具,开发了挖掘机工作装置结构分析软件。本论文采用在静力学模型上施加惯性力的动静法对挖掘机工作装置的动应力进行模拟计算,根据模拟的动态应力历史数据计算出的疲劳寿命较低区域与挖掘机实际开裂区域吻合,证明该方法的可行性。开发的结构分析软件实现了挖掘机工作装置疲劳分析的界面化操作,方便了设计人员利用有限元技术指导矿用挖掘机的设计。
【关键词】：矿用挖掘机 动静法 疲劳寿命 软件开发
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TD422.2
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 绪论10-18
• 1.1 课题背景和研究意义10
• 1.2 国内外挖掘机研究现状10-13
• 1.2.1 国外挖掘机的研究现状10-12
• 1.2.2 国内挖掘机的研究现状12-13
• 1.3 液压挖掘机工作装置结构特点和工作原理13-16
• 1.3.1 液压挖掘机工作装置结构介绍13-14
• 1.3.2 挖掘机工作装置工作原理14-16
• 1.4 本文的主要研究内容16-18
• 第2章 工作装置运动学计算18-27
• 2.1 工作装置各构件角速度和角加速度计算18-22
• 2.1.1 动臂、动臂液压缸角速度和角加速度计算18-19
• 2.1.2 斗杆、斗杆液压缸角度和角加速度计算19-20
• 2.1.3 摇杆、铲斗液压缸角度和角加速度计算20-21
• 2.1.4 连杆、铲斗角度和角加速度计算21-22
• 2.2 测试数据的处理22-26
• 2.3 本章小结26-27
• 第3章 工作装置动力学分析27-40
• 3.1 动力学仿真分析主要内容27
• 3.2 基于ADAMS的工作装置动力学仿真27-39
• 3.2.1 虚拟样机技术介绍27-29
• 3.2.2 ADAMS软件简介29-31
• 3.2.4 ADAMS中动力学仿真31-36
• 3.2.5 运动学和动力学仿真结果36-39
• 3.3 本章小结39-40
• 第4章 工作装置的疲劳寿命分析40-60
• 4.1 结构疲劳简介40-45
• 4.1.1 疲劳寿命40-42
• 4.1.2 结构疲劳寿命的主要影响因素42
• 4.1.3 金属材料的S-N曲线42-44
• 4.1.4 疲劳累积损伤理论44-45
• 4.2 工作装置应力谱的计算45-54
• 4.2.1 基于ANSYS的工作装置应力历史的计算45-48
• 4.2.2 工作装置动应力测试48-50
• 4.2.3 测试结果和计算结果对比50-54
• 4.3 基于名义应力法的工作装置疲劳寿命计算54-59
• 4.3.1 名义应力法介绍54-55
• 4.3.2 雨流计数法统计载荷历程55-57
• 4.3.3 工作装置疲劳寿命计算结果57-59
• 4.4 本章小结59-60
• 第5章 挖掘机工作装置结构分析软件开发60-71
• 5.1 软件开发的工具简介60-62
• 5.1.1 VB语言简介60
• 5.1.2 VB与ANSYS的接口和二次开发60-62
• 5.1.3 软件的功能与特点62
• 5.2 软件的安装与运行62-70
• 5.2.1 软件安装62-63
• 5.2.2 软件的登陆63
• 5.2.3 软件的运行63-64
• 5.2.4 软件操作64-70
• 5.3 本章小结70-71
• 结论71-72
• 参考文献72-76
• 攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果76-77
• 致谢77

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 吴恩华;国外工程机械中工作装置的耐磨材料概况[J];机械工程材料;1987年03期

2 冀晓宏,王启龙,刘伟;矿用汽车工作装置的力学分析[J];冶金设备;1999年03期

3 毛君;宋宝新;姚丽明;孙志刚;;掘进机工作装置动态特性研究与仿真[J];微计算机信息;2011年04期

4 刘御卿;前端装载机的工作装置运动特性电算分析[J];武汉化工学院学报;1985年02期

5 张启智;金寿颖;;底取前装前卸式工作装置动臂优化设计[J];矿山机械;1984年06期

6 曾孟雄,陈冬生,禹中文;基于单片机-电液比例阀的工作装置控制系统[J];矿山机械;2000年02期

7 马乐;赵克利;翟洪岩;;大型矿用挖掘机工作装置仿真[J];计算机辅助工程;2006年S1期

8 王少雷;刘长生;;装载机八连杆机构工作装置优化设计[J];林业机械与木工设备;2006年10期

9 邓子龙;钮科;;基于非线性接触的液压挖掘机工作装置偏载工况下的性能分析[J];矿山机械;2013年12期

10 杜金萍;李慧民;申文清;;QCL03清仓机工作装置满意优化设计[J];煤矿机械;2006年05期

中国重要会议论文全文数据库 前4条

1 于硕;;挖掘机反铲工作装置性能分析[A];第六届全国计算机应用联合学术会议论文集[C];2002年

2 栗园园;程文明;刘标;;基于ANSYS和Pro/E的隧道挖装机工作装置结构分析[A];物流工程三十年技术创新发展之道[C];2010年

3 沈嵘枫;刘晋浩;;采伐机工作装置轨迹控制[A];第二届中国林业学术大会——S12 现代林业技术装备创新发展论文集[C];2009年

4 杨鼎宁;;工程中的四大力学问题[A];中国力学大会——2013论文摘要集[C];2013年

中国重要报纸全文数据库 前1条

1 梁凤远　刘莉;装载机铲斗收斗不到位怎么办[N];中国交通报;2008年

中国博士学位论文全文数据库 前3条

1 张大庆;液压挖掘机工作装置运动控制研究[D];中南大学;2006年

2 范文杰;挖掘装载机装载工作装置动力分析、动态应力仿真研究及动臂结构拓扑优化[D];吉林大学;2006年

3 康辉梅;旋挖钻机工作装置力学特性研究与优化[D];中南大学;2011年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 张净华;液压挖掘机工作装置有限元分析与焊接疲劳寿命预测[D];燕山大学;2015年

2 谢敏;巷道清理机工作装置动力学与有限元分析[D];长安大学;2015年

3 王敏;液压挖掘机工作装置的动态仿真及有限元分析[D];长安大学;2015年

4 陈璜;基于虚拟样机技术的叉车工作装置的建模与动力学研究[D];福州大学;2014年

5 魏永泉;面向液压系统的挖掘机工作装置机构优化[D];福州大学;2013年

6 刘晓亮;液压挖掘机工作装置动力学仿真研究及软件开发[D];燕山大学;2016年

7 孙玉玉;新型正铲挖掘机工作装置的动态特性分析[D];燕山大学;2016年

8 邢举学;液压挖掘机工作装置的疲劳可靠性研究[D];山东大学;2016年

9 郭庆光;推土机工作装置运动学分析及优化设计[D];山东理工大学;2013年

10 王俊阳;伸缩式可控机构式挖掘机工作装置的创新设计与仿真研究[D];广西大学;2016年

，

本文编号：823231