adams挖掘機(jī)建模過程及運(yùn)動仿真

1、挖掘機(jī)建模過程及運(yùn)動仿真完成如下挖掘機(jī)簡化模型，并進(jìn)行運(yùn)動過程仿真及受力分析:動臂斗桿動臂液壓缸上連桿底盤鏟斗液壓缸擺桿-下連桿挖掘機(jī)總體結(jié)構(gòu)圖1建立挖掘機(jī)模型1.1建立挖掘機(jī)底盤模型運(yùn)行adams，建立新模型，設(shè)置工作網(wǎng)格大小為5000x2000，間隔為100mm。使用工具 box 建立模型，length=4200，height=900，depth=2800，設(shè)置為 on ground ；再在 box1 左右兩端建立 box2 和 box3， length=1200，height=900， depth=1600，設(shè)置 為on ground ;使用位置調(diào)整工具，調(diào)整box2和box3的位置在b

2、ox1沿z軸方向的中間，使用布爾運(yùn)算工具從 box1中減去box2和box3;使用工具 Cylinder建立旋轉(zhuǎn)支撐部分，length=200， radius=700，設(shè)置為add to part， 調(diào)整位置，使其位于box1中間。使用fillet工具將box1左右倒圓角，radius=450 ；底盤模型建立完成，如圖1-1所示1rTtEElL'imH J圖1-1挖掘機(jī)底盤1.2建立車架模型使用工具 box 建立模型，length=2400 , height=300 , depth=2200，設(shè)置為 new part;使用工具 box 建立動臂支架座，length=200 , heig

3、ht=900 , depth=500 ,設(shè)置為 add to part ;使用工具box建立兩個動臂液壓缸支架座，length=200， height=300， depth=200，設(shè)置為 add to part ；使用位置調(diào)整工具調(diào)整支架座的位置，使動臂支架與液壓缸支架座x向間距500mm,兩液壓缸支架座 z向間距700mm動臂支架位于兩液壓缸支架z向中間位置；使用工具fillet對支架上側(cè)倒圓角， radius=100；使用工具marker，在各支架座圓弧圓心沿z軸中間位置建立 marker點(diǎn)，液壓缸支架上為 marker16、marker16，動臂支架為 marker14 ；修改模型名稱

4、為chejia ;模型完成如圖1-2所示：圖1- 2完成車架模型1.3建立動臂模型使用工具Extrusion建立動臂模型，選擇由點(diǎn)創(chuàng)建，各點(diǎn)坐標(biāo)如圖1-3所示，length=500mm，并倒角，在動臂左端建立 marker48，右側(cè)建立 marker18，移動使 marker18 與車架上的 marker14重合；圖1- 3動臂拉伸建模坐標(biāo)點(diǎn)使用工具box在動臂上方建立斗桿液壓缸支架座，length=200 , height=4OO , depth=200 , 設(shè)置為 add to part ;使用工具cylinder在動臂兩側(cè)建立動臂液壓桿支座，length=200, radius=50，使

5、用位置工具調(diào)整到合適的位置；動臂完成后如圖1-4所示：圖1- 4完成動臂模型1.4建立動臂液壓缸使用工具 cylinder 建立液壓缸，length=1200 , radius=70，液壓桿 length=1200 , radius=50 ；調(diào)整位置如圖1-5所示圖1- 5完成動臂液壓缸模型1.5建立斗桿模型使用工具Extrusion建立動臂模型，選擇由點(diǎn)創(chuàng)建，各點(diǎn)坐標(biāo)如圖1-6所示, length=500mm，并倒角，在動臂右端建立 marker50，移動使 marker50與動臂上的 marker48 重合；使用工具cylinder建立擺桿連桿支座模型，length=400mm， radi

6、us=60mm ;位于斗桿下方前后兩側(cè)對稱布置；使用工具 box 建立鏟斗液壓缸支座，length=400mm， height=200mm， depth=200mm，使用位置工具調(diào)整角度和位置，并倒角radius=100mm ；斗桿完成如圖1-7所示。圖1- 6斗桿拉伸坐標(biāo)點(diǎn)圖1- 7完成斗桿模型1.6建立鏟斗模型使用工具Extrusion建立鏟斗外形模型，選擇由點(diǎn)創(chuàng)建，各點(diǎn)坐標(biāo)如圖1-8所示，len gth=900mm使用工具Extrusion建立鏟斗內(nèi)腔模型，選擇由點(diǎn)創(chuàng)建，各點(diǎn)坐標(biāo)如圖1-9所示，length=700mm，使用布爾運(yùn)算工具想減完成鏟斗模型，并倒角。使用工具box建立鏟斗連桿

7、支座，length=200，height=80，depth=1OO,調(diào)整到合適的位置，并倒角。鏟斗模型完成如圖1-10所示：圖1- 8鏟斗外形拉伸坐標(biāo)點(diǎn)圖1- 9鏟斗內(nèi)腔拉伸坐標(biāo)點(diǎn)二 EI：、"17i圖1- 10完成鏟斗模型1.7建立斗桿液壓缸模型方法同1.4，完成如圖1-11所示一 .-1LWj|M 1yJ -r圖1-11完成斗桿液壓缸模型1.8建立擺桿和連桿模型使用工具cylinder建立擺桿模型，length=700 , radius=50，調(diào)整到位;使用link工具連接擺桿和相應(yīng)的支座，完成如圖1-12所示圖1- 12完成擺桿和連桿模型1.9建立鏟斗液壓缸模型方法同1.4，完

8、成如圖1-13所示,圖1- 13完成鏟斗液壓缸模型1.10模型檢查，結(jié)果如下VERIFY MODEL: .model_1102 Gruebler Coun t (approximate degrees of freedom)17 Moving Parts (not in cludi ng ground)102 Degrees of Freedom for .model_1There are no redundant con stra int equatio ns.Model verified successfullymarker 點(diǎn)，在各 marker 點(diǎn)2添加約束構(gòu)件一構(gòu)件二約束類型底盤車架

9、Revolute車架動臂Spherical車架動臂液壓缸（左）Spherical車架動臂液壓缸（右）Spherical動臂動臂液壓桿（左）Revolute動臂動臂液壓桿（右）Cyli nder動臂斗桿液壓缸Spherical斗桿斗桿液壓桿Cyli nder根據(jù)挖掘機(jī)各零部件的運(yùn)動關(guān)系和裝配關(guān)系，建立相應(yīng)的上對挖掘機(jī)各部件之間建立約束如表所示:動臂斗桿Revolute斗桿鏟斗液壓缸Spherical擺桿鏟斗液壓桿Cyli nder斗桿擺桿上連桿（左）Cyli nder斗桿擺桿上連桿（右）:Cyli nder擺桿擺桿上連桿（左）Spherical擺桿擺桿上連桿（右）Hooke鏟斗擺桿下連桿（左）:

10、Cyli nder鏟斗擺桿下連桿（右）Revolute擺桿擺桿下連桿（左）Spherical擺桿擺桿下連桿（右）Spherical斗桿鏟斗Revolute液壓缸（四處）液壓桿（四處）Tran slati onal根據(jù)挖掘機(jī)實(shí)際工作狀態(tài)，對四個移動副和車身轉(zhuǎn)動副添加運(yùn)動驅(qū)動如下表運(yùn)動位置運(yùn)動類型驅(qū)動表達(dá)式底盤與車身轉(zhuǎn)動副Rotati onal joint moti on0動臂液壓缸（左右）Tran slati onal joi nt moti on0斗桿液壓缸Tran slati onal joi nt moti on0鏟斗液壓缸Tran slati onal joi nt moti on0校驗(yàn)

11、模型，如下圖: Information圖2-1模型校驗(yàn)結(jié)果3模擬仿真3.1挖掘機(jī)運(yùn)動過程仿真通過設(shè)定 驅(qū)動表達(dá)式，來模擬挖掘機(jī)工作過程，挖掘機(jī)一個工作循環(huán)動作內(nèi)容流程如下:時間0-2 s2-4 s4-6 s6-8 s8-10 s10-12 s12-14 s動作 內(nèi)容伸動臂 收斗桿 收鏟斗收動臂伸斗桿 伸鏟斗伸動臂伸斗桿底盤轉(zhuǎn)過90度收鏟斗底盤反 向轉(zhuǎn)過90度收斗桿 伸鏟斗收動臂伸斗桿 伸鏟斗動臂液壓缸動作函數(shù)：STEP ( time , 0,0,2 , -200 )+STEP ( time , 2,0,4,200 )+STEP ( time , 4,0,6 , -500 )+STEP ( ti

12、me , 6,0 , 12,0 )+STEP ( time , 12,0 , 14,500 ) 斗桿液壓缸動作函數(shù)： STEP ( time , 0 , 0 , 2 , 200 )+ STEP ( time , 2 , 0 , 4 , -100 )+STEP ( time , 4 , 0 , 6 , -100 )+STEP ( time , 6 , 0 , 10 , 0 )+STEP ( time , 10 , 0 , 12 , 100 )+ STEP ( time , 12 , 0 , 14 , -100 ) 鏟斗液壓缸動作函數(shù)： STEP ( time , 0 , 0 , 2 , -300

13、)+STEP ( time , 2 , 0 , 4 , 400 )+STEP ( time , 4 , 0 , 8 , 0 )+STEP ( time , 8 , 0 , 10 , -400 )+STEP (time, 10, 0, 14, 300) 底盤回轉(zhuǎn)驅(qū)動函數(shù)： STEP ( time,6 ,0 , 8 , 90d )+STEP (time , 8 , 0 , 10 , 0 )+ STEP (time , 10 , 0 , 12 , -90d ) 設(shè)置仿真時間 14s， steps 為 1000 進(jìn)行運(yùn)動仿真。 3.2 挖掘過程受力分析首先修改各部件質(zhì)量屬性，選擇user in put

14、，分別設(shè)置動臂質(zhì)量為1400KG,斗桿質(zhì)量為800KG,鏟斗質(zhì)量為400KG。設(shè)定工作過程中鏟斗每次鏟起 3000N 的土石，根據(jù)工作過程在 4-6s 力由零增大到最 大值，在 6-8s 保持，在 8-10s 減小到零，選擇在鏟斗質(zhì)心添加力， run-time direction 選擇 space fixed，力大小通過 step函數(shù)設(shè)定，函數(shù)為STEP( time , 4 , 0 , 6 , 3000 )+STEP( time , 8 , 0 , 10 , -3000 )選擇動臂與車間連接處 marker199 測量動臂鉸鏈?zhǔn)芰Γ?measure name 設(shè)為 model_1.marker

15、_199_dongbi ， characteristic 選擇 force on point， component 選擇 mag,單 擊 ok 完成測量。選擇斗桿與動臂連接處 marker53 測量斗桿鉸鏈?zhǔn)芰? measure name 設(shè)為 model_1.marker_53_ 斗桿， characteristic 選擇 force on point， component 選擇 mag，單擊 ok 完成測量。選擇鏟斗與斗桿連接處 marker147 測量鏟斗鉸鏈?zhǔn)芰Γ?measure name 設(shè)為 model_1.marker_147_chandou , characteristic 選

16、擇 force on point , component 選擇 mag,單 擊ok完成測量。在鏟斗尖端添加 marker215，用于測量鏟斗加速度，右擊選擇 measure, measure name設(shè)為 model_1.marker_215_chandouacc， characteristic 選擇 translational acceleration ， component 選擇 mag，單擊 ok 完成測量。進(jìn)入后處理， data simulation 選擇 last_run，source 選擇 measure，在 measure 窗口 中一次選擇各測量數(shù)據(jù)，點(diǎn)擊add curves，在

17、窗口中依次得到動臂鉸鏈?zhǔn)芰D、斗桿鉸鏈?zhǔn)芰D、鏟斗鉸鏈?zhǔn)芰D以及鏟斗加速度圖。并通過Plot tracking按鈕，得到各測量內(nèi)容的最大值。由圖3-2得動臂鉸鏈處最大力173770N，由圖3-3得斗桿鉸鏈處最大力39862N，由圖3-4得鏟斗鉸鏈處最大力23248N，由圖3-5得鏟斗最大加速度 12687mm/s2。Data MathSimulationMeasure廠SurffG4 7_izhandDSS_dangbi也加竺15_ohandciUB eeAdd Curves|<|1上Add Curves To Ci TClear PlotIn depend ent Axis 金 Tim

18、e 廠 DataSource Measures ”Filter *圖3- 1曲線數(shù)據(jù)來源選擇12X:Y:Slope. IMin:Max：Avq.RMS.# af Paints.4咖1 7377E+0055 6440E+OO5|28167 35571 7377E+QQJ1 1775E+00J1 2095E+005501model iTim* |x«=；Analysii .L*i3_Runi2D11436.M 20 52 16圖3- 2動臂鉸鏈?zhǔn)芰D)110 024I十Slope.Min：Max:Avp.IRMS# of Paints| 393B2J0463 1012E+005H7A4 2319北跖2 304®21107.7061121716 16035Q1modal 1圖3- 3斗桿鉸鏈?zhǔn)芰D14X:¥：Slope:Min-IMax:RMS： I# of Pointy I6.97223248 7735 |455.7521212.9577 |23256.03885662.4811524.050&I&01 1modal 1Anaffysls:圖3- 4鏟斗鉸鏈?zhǔn)芰D12687.8771Slap?: 1.4273E+00qMin:387.6931Max.12687.87