本文選題：挖掘機 + 傾斜旋轉(zhuǎn)器　； 參考：《太原科技大學》2017年碩士論文

【摘要】：針對普通挖掘機加裝傾斜旋轉(zhuǎn)器后,鏟斗等屬具不僅具有工作裝置平面內(nèi)的運動,而且還有偏離平面內(nèi)的運動,從而對工作裝置產(chǎn)生附加彎矩和扭矩以及基于工作裝置平面內(nèi)運動的傳統(tǒng)設計方法不再適用的問題,本文從挖掘機工作裝置數(shù)學建模,工作裝置的空間力學分析,整機理論挖掘力的計算到工作裝置有限元分析,進行了系統(tǒng)而嚴謹?shù)挠嬎愫头治?以獲得一套兼容加裝傾斜旋轉(zhuǎn)器和未加裝傾斜旋轉(zhuǎn)器挖掘機工作裝置的設計分析方法。(1)挖掘機工作裝置數(shù)學建模部分,對原有的連桿坐標法進行了優(yōu)化,提出了連桿的齊次坐標變換法,用此方法對加裝傾斜旋轉(zhuǎn)器挖掘機工作裝置建模,并用所建立的數(shù)學模型繪制了挖掘包絡圖。(2)工作裝置的空間力學分析部分,根據(jù)理論力學空間力系平衡和矩陣理論的運算法則,采用劃分桿組法,建立安裝傾斜旋轉(zhuǎn)器后的挖掘機工作裝置力學模型,通過理論推導,得到一種能適用于空間受力分析的計算方法和計算流程,以解決加裝傾斜旋轉(zhuǎn)器挖掘機工作裝置中不同部件受力分析問題。(3)挖掘力的計算部分,考慮了加裝傾斜旋轉(zhuǎn)器后整機挖掘力的限制條件的變化,對整機理論挖掘力的計算加入了傾斜和旋轉(zhuǎn)閉鎖壓力的限制條件。(4)工作裝置有限元分析部分,通過前三部分的準備,建立起了求出任意工況下的工作裝置邊界載荷的程序,然后考慮了橫向載荷和偏載不同方向的載荷組合對挖掘機工作裝置應力的影響,對三種工作模式下的挖掘機工作裝置進行了三個典型危險工況下的有限元分析。通過對比未加裝傾斜旋轉(zhuǎn)器的挖掘機工作裝置,加裝傾斜旋轉(zhuǎn)器的挖掘機工作裝置但是不考慮傾斜旋轉(zhuǎn)器的擺動和旋轉(zhuǎn),加裝傾斜旋轉(zhuǎn)器的挖掘機工作裝置考慮傾斜旋轉(zhuǎn)器的擺動和旋轉(zhuǎn)這三種作業(yè)模式下危險工況的應力分析結(jié)果,得出第三種作業(yè)模式下的應力最大的結(jié)論。本文的研究成果可以為加裝傾斜旋轉(zhuǎn)器的挖掘機工作裝置的設計提供理論指導,還可以對已經(jīng)設計好的挖掘機在加裝傾斜旋轉(zhuǎn)器后對其的挖掘性能進行評估,根據(jù)應力分析結(jié)果可以給用戶提供加裝傾斜旋轉(zhuǎn)器后挖掘力的合理范圍,以防結(jié)構(gòu)應力過大而使結(jié)構(gòu)提前破壞。
[Abstract]:In view of the general excavator equipped with tilting rotator, the bucket has not only the movement in the plane of the working device, but also the movement of the deviation from the plane. Therefore, it is no longer suitable for the traditional design methods based on the in-plane motion of the working device to produce additional bending moment and torque of the working device. This paper analyzes the spatial mechanics of the working device from the mathematical modeling of the working device of the excavator, and the analysis of the spatial mechanics of the working device. The calculation of the excavating force of the whole machine theory to the finite element analysis of the working device has carried out systematic and rigorous calculation and analysis. In order to obtain a set of design and analysis method for the working device of the excavator compatible with and without the tilting rotator, the mathematical modeling part of the working device of the excavator is obtained, and the original coordinate method of the connecting rod is optimized. This paper presents a homogeneous coordinate transformation method for connecting rod, which is used to model the working device of excavator equipped with tilting rotator, and draws the space mechanics analysis part of the excavating envelop map by using the established mathematical model. According to the balance of spatial force system of theoretical mechanics and the arithmetic of matrix theory, the mechanical model of excavator working device after installation of tilting rotator is established by using the method of dividing rod group. A calculation method and flow chart suitable for spatial force analysis are obtained to solve the problem of force analysis of different parts in the working device of tilting rotary excavator. Considering the change of the limit condition of the excavating force of the whole machine after the installation of the tilting rotator, the finite element analysis part of the tilting and rotating locking pressure is added to the calculation of the theoretical excavating force of the whole machine, and through the preparation of the first three parts, The program of calculating the boundary load of the working device under any working condition is established, and then the influence of the combination of transverse load and eccentric load on the stress of the working device of the excavator is considered. The finite element analysis of excavator working device under three kinds of working modes is carried out under three typical dangerous working conditions. By comparing the working devices of excavators without tilting rotators, the working devices of excavators with tilting rotators are added, but the swing and rotation of tilting rotators are not considered. The working device of excavator equipped with tilting rotator considers the stress analysis results of dangerous working conditions in the three operation modes of tilting rotator and rotating, and draws the conclusion that the maximum stress is under the third operation mode. The research results in this paper can provide theoretical guidance for the design of the working device of excavator with tilting rotator, and can also evaluate the excavation performance of the excavator that has been designed after the installation of tilting rotator. According to the results of stress analysis, the reasonable range of excavation force after the installation of tilting rotator can be provided to the user, in case the structure stress is too large and the structure is destroyed in advance.
【學位授予單位】：太原科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TU621

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本文編號：2003227