基于Creo和Adams的液压挖掘机工作机构的设计及仿真

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摘 要：基于CROE软件，建立了液压挖掘机工作机构模型，然后采用ADAMS软件进行运动仿真，绘制出主要机构的速度、加速度等运动学曲线，进而对机构设计的可行性和合理性进行分析，为后期机构的优化以及复杂设备机构的运动分析提供了依据和参考。

关键词：CROE ADAMS 挖掘机 工作机构

[中图分类号] TH11 [文献标志码] A

0 引言

随着国家基础设施建设不断扩大，新时代诸如液压挖掘机得到了广大学者和工程技术人员的广泛关注。随着现代仿真技术的发展应用，关于液压挖掘机方面的研究也取得了很多成果。如：大型矿用挖掘机设计关键技术研究，基于LabVIEW液压挖掘机工作装置测控系统的研究。而本文侧重于分析机构运动部分。挖掘机运动学分析是进行铲斗轨迹规划，逆向运动学分析，动力学分析的基础，并且为后期机构的优化和复杂设备机构的運动分析提供依据和参考，因此具有重要意义[1]。

1 挖掘机工作机构及工作原理

液压挖掘机工作机构主要由转台，动臂，斗杆，铲斗和三个液压缸等机构组成，如图1所示。图中1对应挖掘机转台，2对应动臂，3对应斗杆，4对应铲斗，7、8、9对应三个液压缸，5对应铲斗摇杆，6对应铲斗连杆[2]。

工作机构通过油缸的伸缩来完成各种动作。作业时，转台旋转至相应方位，驾驶员操纵动臂使之下降至挖掘面，操纵斗杆和铲斗进行挖掘工作。铲斗装满后，将其转到卸载地点卸载，然后进行第二次挖掘工作。 2 基于CROE和ADAMS的液压挖掘机工作机构的建模和运动仿真分析

2.1 挖掘机工作机构的建模

工作机构三维模型由CROE软件建立。将装配体模型在CROE中另存为X_T格式，启动ADAMS软件，在对话框中导入X_T文件，给每一个构件添加运动副，然后驱动三个液压缸，液压缸的速度设置为100mm/s，用ADAMS进行仿真[3]。

2.2 挖掘机工作机构运动学仿真分析

设置三个液压缸的速度为100mm/s，移动时间为5s时，得到图1～3所示的铲斗主要运动学曲线。

从图1、图2、图3这三个主要的曲线图可以看出，当三个液压缸的速度为100mm/s时，铲斗的具体运动情况。从仿真动态过程和以上的图能较为清晰的显示该工作结构运行平稳，没有干涉，具有良好的稳定性，符合设计的需要。另外，由角速度情况也可以得到角加速度曲线图等信息。

由于惯性力F=ma，其中m为质量，a为加速度。加速度的变化曲线便于后面我们分析机构所受到的最大惯性力，从而对结构进行优化。

3 结束语

本文以液压挖掘机工作机构为研究对象，先用CROE建模，后用ADAMS运动仿真，得出工作机构中铲斗的速度、加速度等主要运动学曲线，对其进行了简单的运动学分析，为后期机构的优化和复杂设备机构的运动分析提供依据和参考。

参考文献

[1]袁开磊，史青录，曲德韵. 挖掘机工作装置的运动学建模与仿真[J]. 矿山机械，2012，03：33-36.

[2]郭晓宁. 基于ADAMS的液压挖掘机机械系统参数化模型[J]. 中国工程机械学报，2008，04：433-437.

[3]孔凡国. 液压挖掘机机构结构创新设计方法的研究[J]. 机床与液压，1999，04：62-64+2.