液壓挖掘機(jī)反鏟工作裝置的運動分析與優(yōu)化.pdf

1、液壓挖掘機(jī)是現(xiàn)代石方作業(yè)工程中最為主要的施工機(jī)械設(shè)備之一，其在眾多工程領(lǐng)域中均得到了廣泛應(yīng)用。其中，液壓挖掘機(jī)進(jìn)行作業(yè)時最關(guān)鍵的機(jī)構(gòu)是其工作裝置部分。在工程實踐中，工作裝置中動臂或者斗桿斷裂、絞點失效以及挖掘區(qū)域不合理等不良狀況時有發(fā)生，不僅影響著挖掘機(jī)的使用性能而且存在著極大的安全隱患。可見，對液壓挖掘機(jī)的工作裝置進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計研究，從而保證其更加高效、安全和可靠，具有重要的研究意義和實用價值。
　　本文以WY22型液壓挖掘機(jī)為對

2、象，較為詳細(xì)地概述了其工作原理和結(jié)構(gòu)特點，建立了挖掘機(jī)反鏟工作裝置的三維模型，以該模型為基礎(chǔ)對反鏟工作裝置進(jìn)行了運動分析，得到了其運動特性；以此為基礎(chǔ)，建立了反鏟工作裝置的優(yōu)化模型，重點對反鏟工作裝置的斗桿絞點進(jìn)行了參數(shù)化優(yōu)化設(shè)計。
　　本文的主要研究工作如下所示：
　　（1）概述了液壓挖掘機(jī)的結(jié)構(gòu)組成和工作原理、工作特點，為后續(xù)對挖掘機(jī)反鏟工作裝置的建模、運動分析和工作絞點的優(yōu)化等工作提供了理論上的依據(jù)和準(zhǔn)備；同時，對液壓

3、挖掘機(jī)的作業(yè)過程即挖掘機(jī)的幾種工況做了詳細(xì)的分析；此外，對反鏟液壓挖掘機(jī)的基本性能參數(shù)和設(shè)計原則進(jìn)行了概要介紹。
　?。?）以WY22型液壓挖掘機(jī)為對象，采用SolidWorks軟件分別建立了動臂及動臂液壓缸、斗桿及斗桿液壓缸、鏟斗及鏟斗液壓缸、連桿和搖桿的三維模型，并在SolidWorks的裝配環(huán)境中實現(xiàn)了反鏟工作裝置的裝配，得到挖掘機(jī)反鏟工作裝置的三維裝配圖?；谌S裝配圖，對挖掘機(jī)反鏟工作裝置進(jìn)行了運動分析，獲得了動臂、斗桿

4、和鏟斗的相關(guān)運動方程，并繪制了動臂和斗桿液壓缸推力的力臂曲線圖。
　?。?）對WY22型液壓挖掘機(jī)的反鏟工作裝置建立了優(yōu)化模型，所設(shè)定的目標(biāo)函數(shù)包括動臂的理論挖掘力、斗桿的理論挖掘力和以及鏟斗的理論挖掘力等三個子部分，共確立了14個設(shè)計變量和25個相關(guān)的約束條件。在MATLAB軟件的基礎(chǔ)上重點對反鏟工作裝置的斗桿絞點進(jìn)行了參數(shù)化優(yōu)化設(shè)計，優(yōu)化結(jié)果表明，優(yōu)化后的斗桿缸推力的力臂值和斗桿的挖掘力要明顯大于優(yōu)化前，達(dá)到了預(yù)期的優(yōu)化目的。