0引言
挖掘机属于多刚体复合运动,而且挖掘机各液压缸推力的计算涉及到几何关系换算,因此液压缸最大设计推力的计算是非常复杂的,目前多采用轨迹图法或根据几何约束条件建立力学方程组进行求解,但对于运动部件多于3个的机构,设计起来就要麻烦得多,并且设计工作不直观,设计结果也不尽人意。本文采用C0SMOSMotion对挖掘机进行了动态力学仿真。
1设计模型
利用拉伸、阵列、切除等功能,在SolidWorks中建立如图1所示的挖掘机主要零部件图。
根据同轴、共面等几何约束关系将各零部件装配起来,可以得到挖掘机的整机装配图,并根据仿真需要,将挖掘机调整到合适的初始姿势。如图2所示。
2激活插件
在安装完C0SMOSMotion后,需要在SolidWorks中点击工具、插件,在弹出的窗口中点选COSMOSMotion,将其激活。在左侧特征管理器中点选刚出现的motion浏览器,就可以进人COSMOSMotion进行分析了。由于是装配体,此时会弹出对话框询问是否根据装配关系自动添加约束关系,选"是"即可。
3力学仿真
(1)动臂液压缸受力分析
分析在图2中动臂运动时,动臂液压缸受力大小,此时斗杆、铲斗随动臂一起运动,需将斗杆液压缸、铲斗液压缸的运动部分附着在各液压缸的基座上,使这2个液压缸在仿真时不能伸缩。在铲斗上施加0.5t的重量,以模拟挖掘货物的重量。然后给动臂液压缸约束施以一定速度的沿Z方向的平移,注意运动方向,应使动臂向上升起,并控制仿真时间,使动臂能够运动到规定位置,然后分析在此过程中动臂液压缸驱动力幅值的大小,如图3(a)所示。在图2所示初始位置,液压缸受力最大为71276 N,随动臂的上升,受力逐渐减小,因此在设计时,可根据初始位置的受力来选取动臂液压缸。
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