液压挖掘机反铲装置工作过程仿真研究

液压挖掘机反铲装置工作过程仿真研究

摘  要

液压挖掘机是土石方工程的主要施工机械，广泛应用于能源、交通、水利、城镇建设以及现代化军事工程等领域的机械化施工。液压挖掘机利用工作装置进行土石方挖掘，工作装置的性能和可靠性是整机先进性的重要标志。工作装置的作业由三个油缸的复合动作及铲斗和土石方的相互作用来实现的，其运动和受力分析情况比较复杂。工程应用中常出现动臂或斗杆开裂失效、挖掘区域不合理、工作装置与机体干涉以及工作装置铰点销轴早期断裂等故障，给企业造成巨大损失，直接影响了国内挖掘机行业的发展。和其他国外的工程机械产品相比，国产液压挖掘机缺少竞争力，在国内的市场占有率是相对较低的。液压挖掘机工作装置的优化设计是液压挖掘机设计中极为重要的一部分它对于提高整机的工作效率，提高挖掘机的作业性能具有重要的意义。

本文主要的研究工作及相应的结论主要有以下几个方面：对液压挖掘机的反铲装置进行了运动学、力学分析和计算，并对工作装置建立了运动学方程，得到反铲装置各关键点的坐标和实现挖掘力的限制条件，这为进一步的分析提供了依据；利用CATIA软件对工作装置的实体建立模型和约束条件，通过分析获得液压挖掘机的工作范围，这有助于液压挖掘机工作参数的验证；通过运动分析，利用CATIA软件的测量功能得到了挖掘机的工作包络曲线图。因此该结果对设计以及试验具有一定的实际参考意义。

关键词：液压挖掘机 反铲工作装置 CATIA

目  录

  摘  要 I

Abstract II

第一章  绪论 1

1.1液压挖掘机的发展现状 1

1.1.1挖掘机的发展概况 1

1.1.2液压挖掘机的发展趋势 1

1.2国内外对液压挖掘机工作装置的研究现状 3

1.3课题的主要内容及研究意义 3

1.4反铲装置的设计原则 3

1.5本章小结 4

第二章  液压挖掘机概述及其反铲工作装置结构特点介绍 5

2.1液压挖掘机概述 5

2.1.1液压挖掘机构成及特点 5

2.1.2液压挖掘机基本阐述及性能指标 6

2.2液压挖掘机主要系统介绍 7

2.2.1动力系统 7

2.2.2机械系统 7

2.2.3液压系统 8

2.2.4控制系统 8

2.3液压挖掘机反铲装置的结构及工作特点分析 8

2.3.1反铲装置的结构组成 8

2.3.2反铲装置的主要运动功能及工作特点 9

2.3.3液压挖掘机循环作业的动作组成 10

第三章  液压挖掘机反铲装置的分析 12

3.1反铲装置运动分析 13

3.1.1动臂机构 13

3.1.2斗杆机构 15

3.1.3铲斗及其连杆机构 17

3.2反铲装置力学分析 20

3.2.1挖掘阻力的分析 20

3.2.2挖掘力的概念及其计算方法 21

3.3本章小结 25

第四章  基于CATIA软件的液压挖掘机反铲装置运动仿真 26

4.1运动仿真技术及其发展 26

4.2运动仿真技术在液压挖掘机领域的应用 26

4.3CATIA软件的介绍 27

4.4YC255液压挖掘机工作装置CATIA三维建模 27

4.5CATIA运动仿真分析 29

4.6本章小结 31

第五章  主要结论与展望 32

参考文献 33

附录A i

附录B ii

谢  辞 iii