基于ADAMS二次開發尋找挖掘機工作裝置最危險工作姿態

曠水章 涂 宇

（湖南交通工程學院 421009）

基于ADAMS二次開發尋找挖掘機工作裝置最危險工作姿態

曠水章 涂 宇

（湖南交通工程學院 421009）

對挖掘機工作裝置進行壽命分析和結構優化，需要以最危險姿態下鉸點力作為有限元分析的載荷條件。針對工作裝置最危險工作姿態難以確定這一問題，本文提出了一種基于ADAMS二次開發獲得挖掘機工作裝置最危險工作姿態的方法。通過編寫的二次開發程序，使其參數化，通過編制的宏命令，自動修改三液壓缸長度，得到了工作裝置的每個姿態，對每個姿態進行ADAMS動力學仿真，獲得了最危險姿態下各鉸點力。通過挖掘試驗，驗證了仿真得到的最危險工作姿態是正確的。

ADAMS二次開發；工作裝置；動力學仿真；最危險工作姿態

前言

隨著計算機編程技術的發展，ADAMS二次開發功能得以增強，包括ADAMS/View界面的用戶化設計，利用cmd語言實現自動建模和仿真控制，通過編制用戶子程序滿足用戶的某些特定需求等功能。

傳統液壓挖掘機工作裝置結構優化時是按照經驗確定其最危險姿態，這樣得到的最危險姿態誤差較大，優化結果不夠理想。本文通過ADAMS二次開發，能精確獲得挖掘機工作裝置最危險工作姿態以及此狀態下各鉸點力，并將姿態數據（位移）以及鉸點力數據保存成數據文件，為挖掘機工作裝置的壽命分析和結構優化提供準確的載荷條件[2]。

1 工作裝置的ADAMS二次開發

1.1 二次開發前處理

對工作裝置進行二次開發，首先要建立工作裝置參數化模型[3]，如圖1。

圖1 工作裝置參數化模型

由加長型三個液壓缸的最大行程設置其步數都為11，L1=1570+ 108×步數，L2=1675+108.5×步數，L3=1365+88.5×步數，因此可得到其運動的所有姿態為1331種。（L1，L2，L3分別為動臂油缸，斗桿油缸，鏟斗油缸長度）。工作裝置的各鉸點坐標系設定，如圖2所示。

圖2 工作裝置的各鉸點坐標系

2 ADAMS二次開發動力學仿真及分析

通過二次開發程序控制三個液壓缸的位移，獲得1331種姿態，動臂與斗桿鉸接處，斗桿與鏟斗鉸接處，搖桿與斗桿鉸接處，連桿與鏟斗鉸接處鉸點力的變化如圖3所示。

圖3 鉸點受力曲線

從曲線中可以找到最危險姿態，即斗桿與鏟斗鉸接點、鏟斗齒尖三點共線姿態。此姿態出現在仿真運行8.2s的時刻，其姿態位置圖如圖4所示，并可得到此姿態下動臂、斗桿上的各鉸接點的力，如表1所示。

得到最危險姿態的一組鉸點力后，在進行疲勞壽命分析時就可以用鉸點力作為載荷條件，通過有限元分析得到各單元在該姿態下的主應力，對每個單元的同方向主應力進行組合進行疲勞計算，得各單元最小壽命值及對應的組合工況，對所有單元進行比較分析，得到整個結構最

圖4 動力學仿真最危險姿態

表1 最危險姿態下各鉸銷點的力

3 結論

（1）對挖掘機工作裝置進行運動學理論分析，建立了參數表達式及模型，開發了一種基于ADAMS二次開發尋找工作裝置最危險工作姿態的方法。

（2）通過實車挖掘試驗，驗證了ADAMS二次開發尋找挖掘機工作裝置最危險工作姿態方法的正確有效性。以此危險姿態下鉸點力作為有限元分析的載荷條件，對挖掘機工作裝置進行壽命分析和結構優化。

（3）該ADAMS二次開發獲得極值位置的方法可以推廣應用到其他復雜結構。

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TU621

A

1004-7344（2016）24-0222-02

湖南省教育廳高等學校科研項目（15C0494）、湖南省大學生研究性學習和創新性實驗計劃項目（634）。

2016-8-10

曠水章（1986-），男，助教，研究方向為汽車電子。