基于ADAMS装载机工作装置性能分析

基于ADAMS的挖掘式装载机铲斗连杆机构优化分析
罗运杰;黄静;李军;彭学军;汤宇;叶志宾
【期刊名称】《公路与汽运》
【年(卷),期】2022()3
【摘要】为提高挖掘式装载机的工作效率,提高挖掘式装载机铲斗的理论挖掘力,以现有挖掘式装载机为例,在ADAMS中建立挖掘式装载机虚拟样机模型,确定目标函数及约束条件并进行仿真和优化分析,得到优化后铲斗连杆机构的铰点位置及传动比大小、铲斗挖掘角度变化范围,并与优化前进行对比。

结果表明,在一定液压缸作用力下,在铲斗挖掘过程中,优化后挖掘式装载机铲斗连杆机构的传动比得到显著提升,挖掘式装载机的理论挖掘力得到提高。

【总页数】4页(P72-75)
【作者】罗运杰;黄静;李军;彭学军;汤宇;叶志宾
【作者单位】中铁五局集团第一工程有限责任公司;长沙理工大学汽车与机械工程学院;中铁五局集团有限公司;中铁开发投资集团有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】U415.51
【相关文献】
1.基于ADAMS的液压挖掘机铲斗挖掘力优化与油缸动力学仿真分析
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构参数优化设计4.基于ADAMS的挖掘机铲斗连杆机构的优化5.基于ADAMS的液压挖掘机铲斗机构优化
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基于ADAMS的液压挖掘机铲斗机构优化液压挖掘机铲斗机构是挖掘机的重要组成部分，其性能直接影响挖掘机的作业效率和稳定性。

为了优化液压挖掘机铲斗机构的性能，可以基于ADAMS进行建模和优化。

首先，可以使用ADAMS对液压挖掘机铲斗机构进行三维建模。

ADAMS 具有强大的建模能力，能够准确地描述物体的运动学和动力学特性。

通过建模，可以获得液压挖掘机铲斗机构的运动学和动力学参数，包括关节的位置、速度、加速度等。

这些参数对于优化设计是非常重要的。

其次，可以利用ADAMS进行动力学分析。

通过对液压挖掘机铲斗机构的动力学分析，可以确定其在工作过程中的受力情况和更好地理解其工作原理。

动力学分析可以揭示铲斗在不同工况下的受力特点，帮助我们理解其结构强度和稳定性，并为优化设计提供依据。

然后，可以使用ADAMS进行逆向优化。

通过将液压挖掘机铲斗机构的性能指标设为目标函数，将设计变量（如关节长度、连接方式等）设为待优化的参数，利用ADAMS的优化算法进行和调整，以找到使目标函数最小化的最佳设计方案。

通过逆向优化，可以根据实际需求来优化液压挖掘机铲斗机构的设计，提高其工作效率和稳定性。

最后，可以利用ADAMS进行静态和动态仿真。

通过仿真，可以验证优化后的液压挖掘机铲斗机构的性能是否满足设计要求，并对其工作过程进行评估和预测。

静态仿真可以检验铲斗机构的稳定性和载荷承受能力，而动态仿真可以模拟实际工作环境下的挖掘机作业过程，进一步验证其性能和可靠性。

综上所述，基于ADAMS的液压挖掘机铲斗机构优化可以通过建模、动力学分析、逆向优化和仿真等步骤进行。

通过这一过程，可以得到性能更优的液压挖掘机铲斗机构设计，提高挖掘机的作业效率和稳定性。

基于AMESim与Adams联合仿真的挖掘机铲斗特性研究应用大型系统仿真软件AMESim7.0和Adams2010建立了正流量挖掘机液压系统与工作装置动力学模型，建立联合仿真平台分析了挖掘机的铲斗联的压力特性和位移特性等，研究结果表明：仿真结果和真实结果相似，且相比AMESim 单平台仿真更准确。

标签：AMESim与Adams联合仿真软件；挖掘机铲斗；特性研究引言作为挖掘机直接完成工况要求的工作装置，铲斗性能的稳定发挥尤为重要。

本研究以某中型挖掘机为对象，根据挖掘机的铲斗联回路建立AMESim模型图，使用ADAMS软件建立整机动力学模型，然后对铲斗的操作进行精确控制。

1 模型建立1.1 挖掘机铲斗联液压系统的AMESim建模1.主控阀2.铲斗合流阀3.防反转阀4.铲斗液压缸图1 铲斗动作液压回路如图1所示，所研究的液压挖掘机的铲斗联的液压回路，回路包括有双联泵、主控阀1、铲斗合流阀2、防铲斗反转阀3和铲斗油缸4。

控制铲斗油缸的主控阀只有1根阀芯，控制铲斗的两个动作。

主控阀处于左位时，铲斗外摆动作，此动作负载较小，只需克服铲斗的重力，铲斗合流阀不工作，达到节能的效果；主控阀处于右位时，铲斗内收动作，由于铲斗在挖掘机时受到的负载力很大，所以这个动作需要铲斗合流阀的合作，从而完成铲斗合流动作，提高挖掘机作业效率。

为了防止铲斗在挖掘时负载过大而可能引起铲斗液压缸活塞杆反向运动，在回路中装有单向阀，起到保护作用。

利用AMESim软件依照原理图对挖掘机铲斗联回路进行建模。

由液压原理图可知系统采用双联泵，液压挖掘机多路阀实质是三位六通阀的组合，为了满足挖掘机的各类工况，在多路阀的阀芯上会开有各式各样的节流槽，本研究选用HCD库中的BAO22模型来搭建，然后只需在模型中设置相应的参数即可完成仿真动作。

最终建立模型如图2所示。

1.2 挖掘机工作装置ADAMS建模由于ADAMS本身建模的复杂性，首先采用三维软件PROE进行挖掘机整机的建模，然后导入ADAMS中进行动力学分析。

基于ADAMS的装载机工作装置动力学分析ADAMS（Advanced Dynamic Analysis of Mechanical Systems）是一种广泛应用于机械系统设计和分析中的动力学仿真软件。

装载机是一种常见的工程机械设备，用于搬运和装载各种物料。

本文将利用ADAMS软件对装载机的工作装置进行动力学分析，以探讨其运动规律和性能特点。

首先，我们需要建立装载机的运动学模型。

在ADAMS软件中，可以通过建立连接杆、关节等模型元素来描述装载机的结构，然后设置运动参数和约束条件。

特别是对于装载机的工作装置，需要考虑到各种关闭与打开装置的动作以及与装载机主体的协调运动。

接着，我们进行动力学仿真分析。

通过在ADAMS中添加质量、惯性力、弹簧、阻尼等物理特性模型元素来描述工作装置的动力学特性。

然后通过设定力学学习模型的参数，如质量、摩擦系数等，以模拟不同工作条件下的装载机运动行为。

在动力学仿真过程中，我们可以对工作装置的运动轨迹、速度、加速度等参数进行监测和分析。

通过观察工作装置在装载过程中的受力情况，可以评估其受载能力和运动稳定性。

同时，我们还可以根据仿真结果对工作装置的结构和工艺进行优化设计，以提高其工作效率和操作性。

另外，我们还可以利用ADAMS软件进行多体动力学分析，通过建立装载机和工作装置的多体模型，细化系统的结构和运动特性。

在多体动力学仿真中，我们可以模拟装载机在复杂道路条件下的运动行为，进一步评估其动态稳定性和操控性。

综上所述，基于ADAMS的装载机工作装置动力学分析可以帮助工程师深入理解装载机的运动规律和性能特点，为装载机的设计和优化提供有力支持。

通过仿真分析，可以有效减少实验测试的时间和费用，提高装载机的设计效率和性能表现。

希望本文的内容能够为相关领域的研究和应用人员提供参考和启发。

装载机工作装置的机构研究分析【摘要】装载机是土方过程机械的一种，具有用途广泛、操作轻便以及作业效率高等优势。

装载机的工作装置主要由动臂油缸、转斗油缸、连杆、动臂、摇臂以及铲斗等组成。

只有各个组成部分合理设计，才能充分发挥装载机工作装置的作用。

因此，对装载机工作装置的结构进行研究分析，寻找最佳的结构方式极为重要。

本文应用ADAMS软件对装载机的工作装置机构进行了分析，同时还评估了现有的设计方案，为进一步的设计改进提供了很有价值的参考数据。

【关键词】装载机；工作装置；机构；研究分析1 概述我们在分析装载机工作装置的机构时，通常采用的是解析法或者图解法，但是，解析法的计算是很复杂的，图解法的精度也比较低，所以，往往只对某些作业位置实施计算分析，这样就很难对全部工况的负荷变化以及作业性能进行了解。

为了对这一问题进行解决，我们可以通过动力学和机械系统运动学分析仿真的ADAMS软件对其进行分析。

在1980年左右，机械系统动力学的仿真技术第一次出现在人们眼前，它是一项对过程进行分析的技术，逐渐显露出其强大的生命力，在设计的早期阶段可以有助于设计人员利用虚拟样机在系统水平上对机械结构的工作机能真实的进行预测，从而对系统最优的进行设计。

在该领域的软件系统中，ADAMS是最具代表性的。

对于ADAMS来说，基本的配置方案有求解器ADAMS-Solver和交互式图形环境ADAMS-View[1]。

ADAMS-Solver是一种动力学方程，是自动的产生机械系统模型的，同时还可以提供解算动力学、运动学以及静力学的答案。

ADAMS-View是采用分层方式来完成建模工作的。

通过机械运动副把一组构件连接在一起的就是物理系统，运动激励或者弹簧可以对运动副进行作用，任何类型的力都可以在单个构件或者构件之间进行作用，这样也就组成了机械系统。

仿真的结果不仅可以形象直观的对系统的动力学机能进行描述，还可以把分析结果形象化的输出来。

2 建模方法虽然ADAMS-View的功能比较强大，但是，造型功能却相对比较薄弱，很难用它来进行具有复杂特点的零件的创建，所以，想要对和复杂的装载机工作装置类似的机构进行创建是不现实的。