四自由度挖掘机的工装装置运动仿真及分析（二）

喷气式直升机 · 发表于 2013-9-11 15:09:44

为了通过曲线观察挖掘机运动过程中的包络图，在斗齿出建立一个标记点，在Motion模块管理器中，点击结果和图表按钮，依次选择位移/速度/加速度/跟踪路径，选择斗齿一标记点，生成新的图解，标记点所形成的轨迹就是挖掘机挖掘的轨迹包络图，如图2所示。

图2 四自由度单斗液压挖掘机理论轨迹包络图

斗杆、铲斗长度不变，小动臂油缸在整个仿真过程中位置不发生改变，则与三自由度挖掘机挖掘范围相同，其包络图如图3所示。

图3 三自由度单斗液压挖掘机理论轨迹包络图经过图2和图3对比可知，四自由度挖掘机比三自由度挖掘机的挖掘范围大，更能适合特殊的作业要求，如桥下淤泥的挖掘等等。但是有不足的地方，理论的挖掘轨迹可以达到挖掘机身的位置，因此图1四自由度挖掘机在产品说明书中和驾驶室内提醒驾驶员谨慎驾驶，小心碰到自己。进行单斗四自由度液压挖掘机空载速度仿真分析，点击结果和图表按钮，依次选择位移/速度/加速度/线性速度，生成新的图解分别以大动臂，小动臂，斗杆，铲斗，每次生成的新的图解添加到上次生成的图解即速度曲线在同一个图解中，已方便进行比较。单击Motion管理器计算速度，得到速度曲线见图4。

图4 大动臂，小动臂，斗杆，铲斗速度曲线单斗液压挖掘机以空载加速度仿真分析，点击结果和图表按钮，依次选择位移/速度/加速度/线性加速度，生成新的图解分别以大动臂小动臂，斗杆，铲斗，每次生成的新的图解添加到上次生成的图解即加速度曲线在同一个图解中，以进行比较。单击Motion管理器计算加速度，得到加速度曲线见图5。

图5 大动臂，小动臂，斗杆，铲斗加速度曲线从第2s到3s期间（即大动臂液压缸工作期间）加速度曲线发生明显的变化，此时大动臂、小动臂、斗杆和铲斗动力学物理量变化剧烈，容易引起机械疲劳造成破坏。4 小结 在SolidWorks2012中建立了液压挖掘机工作装置的虚拟样机并用自带的Motion模块对其进行运动学仿真，确定了挖掘机挖掘包络图进而确定了整机作业范围，并以原始的三自由度挖掘机进行分析比较，结果表明，所设计液压挖掘机工作装置较为合理，满足对特殊工作尺寸的要求，为进一步进行设计分析进行铺垫。