基于ADAMS二次開(kāi)發(fā)尋找挖掘機(jī)工作裝置最危險(xiǎn)工作姿態(tài)

曠水章 涂 宇

（湖南交通工程學(xué)院 421009）

基于ADAMS二次開(kāi)發(fā)尋找挖掘機(jī)工作裝置最危險(xiǎn)工作姿態(tài)

曠水章 涂 宇

（湖南交通工程學(xué)院 421009）

對(duì)挖掘機(jī)工作裝置進(jìn)行壽命分析和結(jié)構(gòu)優(yōu)化，需要以最危險(xiǎn)姿態(tài)下鉸點(diǎn)力作為有限元分析的載荷條件。針對(duì)工作裝置最危險(xiǎn)工作姿態(tài)難以確定這一問(wèn)題，本文提出了一種基于ADAMS二次開(kāi)發(fā)獲得挖掘機(jī)工作裝置最危險(xiǎn)工作姿態(tài)的方法。通過(guò)編寫(xiě)的二次開(kāi)發(fā)程序，使其參數(shù)化，通過(guò)編制的宏命令，自動(dòng)修改三液壓缸長(zhǎng)度，得到了工作裝置的每個(gè)姿態(tài)，對(duì)每個(gè)姿態(tài)進(jìn)行ADAMS動(dòng)力學(xué)仿真，獲得了最危險(xiǎn)姿態(tài)下各鉸點(diǎn)力。通過(guò)挖掘試驗(yàn)，驗(yàn)證了仿真得到的最危險(xiǎn)工作姿態(tài)是正確的。

ADAMS二次開(kāi)發(fā)；工作裝置；動(dòng)力學(xué)仿真；最危險(xiǎn)工作姿態(tài)

前言

隨著計(jì)算機(jī)編程技術(shù)的發(fā)展，ADAMS二次開(kāi)發(fā)功能得以增強(qiáng)，包括ADAMS/View界面的用戶化設(shè)計(jì)，利用cmd語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)自動(dòng)建模和仿真控制，通過(guò)編制用戶子程序滿足用戶的某些特定需求等功能。

傳統(tǒng)液壓挖掘機(jī)工作裝置結(jié)構(gòu)優(yōu)化時(shí)是按照經(jīng)驗(yàn)確定其最危險(xiǎn)姿態(tài)，這樣得到的最危險(xiǎn)姿態(tài)誤差較大，優(yōu)化結(jié)果不夠理想。本文通過(guò)ADAMS二次開(kāi)發(fā)，能精確獲得挖掘機(jī)工作裝置最危險(xiǎn)工作姿態(tài)以及此狀態(tài)下各鉸點(diǎn)力，并將姿態(tài)數(shù)據(jù)（位移）以及鉸點(diǎn)力數(shù)據(jù)保存成數(shù)據(jù)文件，為挖掘機(jī)工作裝置的壽命分析和結(jié)構(gòu)優(yōu)化提供準(zhǔn)確的載荷條件[2]。

1 工作裝置的ADAMS二次開(kāi)發(fā)

1.1 二次開(kāi)發(fā)前處理

對(duì)工作裝置進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，首先要建立工作裝置參數(shù)化模型[3]，如圖1。

圖1 工作裝置參數(shù)化模型

由加長(zhǎng)型三個(gè)液壓缸的最大行程設(shè)置其步數(shù)都為11，L1=1570+ 108×步數(shù)，L2=1675+108.5×步數(shù)，L3=1365+88.5×步數(shù)，因此可得到其運(yùn)動(dòng)的所有姿態(tài)為1331種。（L1，L2，L3分別為動(dòng)臂油缸，斗桿油缸，鏟斗油缸長(zhǎng)度）。工作裝置的各鉸點(diǎn)坐標(biāo)系設(shè)定，如圖2所示。

圖2 工作裝置的各鉸點(diǎn)坐標(biāo)系

2 ADAMS二次開(kāi)發(fā)動(dòng)力學(xué)仿真及分析

通過(guò)二次開(kāi)發(fā)程序控制三個(gè)液壓缸的位移，獲得1331種姿態(tài)，動(dòng)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(diǎn)力的變化如圖3所示。

圖3 鉸點(diǎn)受力曲線

從曲線中可以找到最危險(xiǎn)姿態(tài)，即斗桿與鏟斗鉸接點(diǎn)、鏟斗齒尖三點(diǎn)共線姿態(tài)。此姿態(tài)出現(xiàn)在仿真運(yùn)行8.2s的時(shí)刻，其姿態(tài)位置圖如圖4所示，并可得到此姿態(tài)下動(dòng)臂、斗桿上的各鉸接點(diǎn)的力，如表1所示。

得到最危險(xiǎn)姿態(tài)的一組鉸點(diǎn)力后，在進(jìn)行疲勞壽命分析時(shí)就可以用鉸點(diǎn)力作為載荷條件，通過(guò)有限元分析得到各單元在該姿態(tài)下的主應(yīng)力，對(duì)每個(gè)單元的同方向主應(yīng)力進(jìn)行組合進(jìn)行疲勞計(jì)算，得各單元最小壽命值及對(duì)應(yīng)的組合工況，對(duì)所有單元進(jìn)行比較分析，得到整個(gè)結(jié)構(gòu)最

圖4 動(dòng)力學(xué)仿真最危險(xiǎn)姿態(tài)

表1 最危險(xiǎn)姿態(tài)下各鉸銷點(diǎn)的力

3 結(jié)論

（1）對(duì)挖掘機(jī)工作裝置進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)理論分析，建立了參數(shù)表達(dá)式及模型，開(kāi)發(fā)了一種基于ADAMS二次開(kāi)發(fā)尋找工作裝置最危險(xiǎn)工作姿態(tài)的方法。

（2）通過(guò)實(shí)車挖掘試驗(yàn)，驗(yàn)證了ADAMS二次開(kāi)發(fā)尋找挖掘機(jī)工作裝置最危險(xiǎn)工作姿態(tài)方法的正確有效性。以此危險(xiǎn)姿態(tài)下鉸點(diǎn)力作為有限元分析的載荷條件，對(duì)挖掘機(jī)工作裝置進(jìn)行壽命分析和結(jié)構(gòu)優(yōu)化。

（3）該ADAMS二次開(kāi)發(fā)獲得極值位置的方法可以推廣應(yīng)用到其他復(fù)雜結(jié)構(gòu)。

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TU621

A

1004-7344（2016）24-0222-02

湖南省教育廳高等學(xué)校科研項(xiàng)目（15C0494）、湖南省大學(xué)生研究性學(xué)習(xí)和創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)計(jì)劃項(xiàng)目（634）。

2016-8-10

曠水章（1986-），男，助教，研究方向?yàn)槠囯娮印?/p>