20小型液压挖掘机工作装置与液压系统的分析研究

西南交通大学硕士学位论文小型液压挖掘机工作装置与液压系统的分析研究姓名：朱杰申请学位级别：硕士专业：机械电子工程指导教师：王国志20080501小型液压挖掘机工作装置与液压系统的分析研究作者：朱杰学位授予单位：西南交通大学相似文献(10条)1.期刊论文陈燕.吴晓光.王政液压挖掘机工作装置仿真研究-三峡大学学报(自然科学版)2001,23(5)根据液压挖掘机工作装置结构的对称性,利用数学中的解析方法,将工作装置分成三角形和直线两种基本单元,从而建立起数学模型,分析了液压挖掘机工作装置的运动特性.使用VisualC++语言,采用Windows为平台,在动臂工作范围内,动态显示工作装置的举升、下降、平移、铲斗自放平等作业过程及铲斗铲掘、收斗、运输、卸料等特定的作业工况,完成了液压挖掘机工作装置的运动仿真过程,并用实例验证了仿真结果的有效性.2.学位论文卢青液压挖掘机工作装置铰点优化设计2009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，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，给企业造成了巨大损失，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也是相对较低。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：对挖掘机反铲装置进行了运动学、动力学分析和计算，并对工作装置建立了运动学方程，得到了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；应用ProE软件建立了反铲装置的实体模型及约束条件，并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Pro/E的测量功能得到了挖掘机的工作包络曲线图；分析了挖掘机反铲装置斗杆的各个点的受力情况，并利用ANSYS软件对斗杆进行了有限元分析，从而为下一步实体设计和强度校核提供了可靠的参考数据；最后对该有限元分析模型的分析结果进行了生产实践强度的试验验证。因此该结果对设计及试验具有一定的实际参考意义。3.期刊论文刘本学.冯忠绪.张志峰.LIUBen-xue.FENGZhong-xu.ZHANGZhi-feng单斗液压挖掘机工作装置的动力学响应-长安大学学报（自然科学版）2007,27(1)针对液压挖掘机工作装置大臂常出现裂纹现象,采用3-D软件PRO/E建立了整个工作装置的实体图,在有限元软件ANSYS下对其工作过程进行了动力学分析.研究结果表明:采用不同的挖掘角对工作装置的挖掘阻力影响较大;工作装置的最大应力出现在大臂与油缸的连接处;得出了不同姿态角度下工作装置的动力响应结果及受力状况,为液压挖掘机工作装置的动态优化设计提供了依据.4.期刊论文胡胜根.彭振宇.马进潮.HUSheng-gen.PENGZhen-yu.MAJin-chao液压挖掘机工作装置CAD-人民长江2005,36(6)液压挖掘机的工作装置的设计变量多,设计周期长.以往都是采用模拟设计,或即便采用了优化设计,也仅是将动臂、斗杆、铲斗作为独立机构分别进行优化设计.即便这样,也未能使工作装置工作在最佳状态.利用计算机辅助设计,从液压挖掘机的工作装置、结构特点、参数选择出发,将工作装置作为一个整体进行优化,采用目标函数和多约束条件,利用FORTRAN等语言编制程序.适用于国内外液压挖掘机的反铲装置的优化值的计算,有利于减轻设计人员的设计时间,且有较好的适用价值.5.学位论文张大庆液压挖掘机工作装置运动控制研究2006液压挖掘机的智能化和机器人化已经成为国内外的研究热点，并开始在实际应用中逐渐显现其优势。正是在这样的背景下，结合国家863课题，论文以实现挖掘机器人工作装置的精确运动控制为目的，对挖掘机器人工作装置机构的运动学、动力学及其电液比例系统进行建模，并展开了对其电液比例系统基于CARIMA模型的辨识、预测与控制的理论研究，最后将研究的理论结果应用于挖掘机工作装置这一实际对象中。主要工作如下：论述了国内外挖掘机工作装置运动控制的研究现状，根据本文的研究需要确定了挖掘机器人功能要求和总体方案，并完成试验挖掘机器人样机的研制。建立挖掘机器人工作装置运动学和动力学模型，并对挖掘机器人工作装置的运动学和动力学问题编制了Matlab程序，给出了仿真结果；利用试验与理论相结合的方法建立了挖掘机器人工作装置的三维实体模型，并在ADAMAS中进行了仿真，其结果与在。Matlab中的仿真结果相吻合。针对后文中对运动控制研究的需要，在笛卡儿空间对挖掘机器人工作装置进行了水平直线、斜线、垂直线及弧线的运动规划，并给出相关的仿真结果。分析了挖掘机器人所采用的LUDV负荷传感液压系统的工作原理，并给出其流量方程，而后应用液压系统的基本方程，对挖掘机器人工作装置的电液比例系统进行了机理建模，并结合工程实际和试验结果，获得了其简化模型，确定上述模型中关键参数的估算方法和公式；并推导出了模型四种表达式：连续时间输入输出传递函数、连续时间状态空间表达式、离散时间状态空间模型和离散时间输入输出模型，为后文的仿真及控制研究奠定了基础。分别进行了挖掘机器人工作装置的2自由度、3自由度PID控制研究和基于模型参考自适应控制研究，给出了相关的理论推导和试验结果，结果表明PID控制策略仅在铲斗末端速度不超过136mm/s时满足控制精度要求，而后者虽然在速度上有较大提高，但在跟踪斜线及其它复杂轨迹时精度不高。针对上文研究中的不足，采用基于对模型参数进行在线辨识的自校正控制器作为挖掘机器人工作装置运动控制的控制策略；首先，推导出一种适合挖掘机器人工作装置电液比例系统CARIMA模型的最小二乘法参数估计算法，这种算法是由带遗忘因子的渐消记忆法与增广矩阵法相结合而成的，利用Matlab编程分别进行仿真研究，结果表明算法是有效的。其次，导出挖掘机器人工作装置电液比例系统CARIMA模型的第j步预测算法，得到相应的递推算法，由此得出自适应预测控制律及相应控制算法的设计步骤；对非线性系统和挖掘机器人工作装置电液比例系统的自适应预测控制分别进行了仿真研究，结果表明了该控制策略的有效性；而且更重要的是，在仿真中，针对挖掘机工作装置电液比例系统设计出变加权系数的自适应预测控制；而在后文的试验中，正是通过这种控制才实现了对挖掘机工作装置较高精度的运动控制。最后，为了检验上述的理论研究，对所设计的控制算法进行试验研究，试验结果表明，不论是单一运动轨迹，还是复合运动轨迹，使用论文中所设计的自适应预测控制算法，都能实现对运动轨迹精确的跟踪，其控制误差在100mm以内，论文还将研究的算法运用到实际项目中，收到良好效果，无疑证明了所采用的控制策略的正确性和有效性；总之，论文为挖掘机器人工作装置的运动控制提供了一套系统完整的理论和方法，具有较高的推广价值。6.期刊论文姜饶保.黄斌.何清华.贺继林.JiangRaobao.HuangBin.HeQinghua.Hejilin液压挖掘机工作装置综合优化研究-机械传动2009,33(4)液压挖掘机反铲工作装置是一个典型的开链四杆机构,其铰点的布局对于作业性能以及使用寿命至关重要.采用常规优化方法对反铲工作装置进行优化,往往难以得到满意的结果.因此,建立了反铲工作装置的综合优化模型,并采用遗传算法进行了优化.仿真及实验结果表明:相对于传统方法,遗传优化更为快捷有效;优化后工作装置的综合性能有了较大的提高.7.期刊论文张景坤.ZHANGJing-kun液压挖掘机工作装置的概念设计模型-河北煤炭2009(4)文章采用自顶向下的设计方法在Pro/Engineer2001中创建了一个实用的液压挖掘机工作装置的概念驱动设计模型.它不仅比数学模型直观,而且可以关联控制在此基础上设计的详细设计模型,从而提高液压挖掘机工作装置的设计效率.另外,在其他工程机械的工作装置设计中也可以设计出相应的概念模型,提高设计效率.8.学位论文陈玉峰液压挖掘机工作装置运动与动力综合优化研究2005优化设计方法已在我国工程设计领域得到广泛运用。它是建立在近代数学最优化方法和计算机程序之上，解决复杂设计问题的一种有效工具，是计算机辅助设计（CAD）应用中的一个重要方面。它运用到机械设计中，能根据产品的要求，合理地确定和计算各项参数，以其达到最佳设计目标。本文以WYL160型液压挖掘机工作装置为例，进行了性能参数和结构的运动与动力综合优化研究。主要工作和结论以下：①在深入研究优化设计方法和综合设计方法的基础上，提出了综合优化设计方法。其方法为复杂机械优化设计提出了一种新的优化设计思想，建立了一种能用于产品开发、设计的新体系。②根据机器人机械手结构原理，应用Denavit－Hartenberg齐次变换矩阵对液压挖掘机工作装置运动与动力分析，导出了新的工作装置运动学和动力学方程。③完成了液压挖掘机工作装置性能参数的运动与动力综合优化。优化改进了挖掘机工作装置的主要性能参数。④完成了液压挖掘机工作装置的结构综合优化。探讨了结构综合优化集成，即结构优化建模、结构有限元分析、灵敏度分析、前后置处理、综合优化设计和CAD系统等。通过综合优化计算，减轻了工作装置的重量，提高了挖掘机设计的安全可靠性。⑤运用综合优化设计理论和方法，研制开发出液压挖掘机工作装置运动与动力综合优化CAD系统。实现了动态分析和面向对象的优化设计过程。9.期刊论文高佳宏.王琳.朱梅玲.GAOJia-hong.WANGLin.ZHUMei-ling液压挖掘机工作装置的三维设计-煤矿机械2007,28(12)采用三维设计方法,应用Pro/Engineer软件,对液压挖掘机的工作装置进行了设计.通过建立液压挖掘机工作装置的三维模型,对其进行了装配和机构运动仿真.在装配过程中对零件进行干涉检查,在机构运动仿真过程中对机构的设计参数进行了检查和验证,并自动生成了铲斗的包络图,为液压挖掘机整机设计的合理性提供了依据.10.学位论文于继平矿用液压挖掘机正铲工作装置优化设计1998大中型液压挖掘机主要应用于矿山领域,正铲工作装置是其主要工作装置形式,它以挖掘爆破后的岩石、矿石及直接开采风化矿石和剥离土石方为主,工作条件恶劣,目前国外已有多家大公司开发研制了几种专用挖掘正铲工作装置,并已广泛应用到世界各地的一些矿山等领域.中国除了80年代引进部分国外的先进技术生产了一定量的正铲液压挖掘机外,至今并没有设计出具有我国自己特色的正铲工作装置.该文以当今国内外比较先进的一种采矿液压挖掘机正铲工作装置为目标,根据优化设计理论对WDY452液压挖掘机工作装置进行了动力学优化设计.通过对工作装置的运动学分析,并针对采矿过程中的典型工况—水平推压作业及斗杆挖掘作业工况,系统全面地建立了优化数学模型,并按自主开发的设计顺序和方法进行了优化设计实践,有效地解决了各个参量在优化过程中出现的干涉问题,解决了求解的可靠性及有效性问题,以及在优化计算过程中,将多目标函数转化为单目标函数,对工作装置进行整体动力学优化,并采用通用混合惩罚函数优化程序与自己编制的优化目标程序相结合,优化效果显著.该方法是具有一定的通用性,可用于指导生产与设计.本文链接：下载时间：2010年5月10日