【摘要】： 井下裝載機(jī)是地下礦山無軌采掘作業(yè)必備的主體設(shè)備之一,它依靠自身工作裝置的運(yùn)動(dòng)來完成物料的裝、運(yùn)、卸,因此工作裝置的結(jié)構(gòu)和性能直接影響整機(jī)的工作尺寸和性能參數(shù)。工作裝置設(shè)計(jì)包括連桿機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì)和工作裝置各部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。本文以某型號(hào)井下裝載機(jī)工作裝置為例,對(duì)其連桿機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。針對(duì)Z型反轉(zhuǎn)六桿機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)特點(diǎn),設(shè)計(jì)開發(fā)了連桿機(jī)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)軟件,而后分別對(duì)優(yōu)化前后工作裝置進(jìn)行多剛體運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)仿真分析,并對(duì)在靜態(tài)載荷下工作裝置的受力狀況進(jìn)行有限元分析。主要研究?jī)?nèi)容包括： 1.對(duì)工作裝置三維立體模型進(jìn)行處理,推導(dǎo)出桿系幾何結(jié)構(gòu)基本關(guān)系式,建立連桿機(jī)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)數(shù)學(xué)模型,采用約束復(fù)合形法的改進(jìn)算法,對(duì)連桿機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化,優(yōu)化之后工作裝置的動(dòng)力性能和卸料性能得到不同程度的提高。 2.結(jié)合工作裝置六桿機(jī)構(gòu)特點(diǎn),利用MATLAB軟件GUIDE平臺(tái),設(shè)計(jì)開發(fā)了集井下裝載機(jī)工作裝置運(yùn)動(dòng)仿真、動(dòng)態(tài)顯示、齒尖運(yùn)動(dòng)軌跡及性能曲線和數(shù)據(jù)自動(dòng)生成于一體的優(yōu)化設(shè)計(jì)軟件,通過對(duì)某型號(hào)井下裝載機(jī)優(yōu)化前后工作裝置運(yùn)動(dòng)分析仿真計(jì)算對(duì)比和裝載機(jī)鏟斗齒尖運(yùn)動(dòng)軌跡的測(cè)量實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證了所開發(fā)軟件的正確性和可靠性。 3.建立了井下裝載機(jī)工作裝置虛擬樣機(jī)數(shù)字模型,對(duì)優(yōu)化設(shè)計(jì)前后工作裝置進(jìn)行多剛體運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)仿真計(jì)算,獲得工作裝置各重要桿件和鉸接點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)特性和動(dòng)力學(xué)特性,精確地反映了井下裝載機(jī)工作裝置的實(shí)際運(yùn)動(dòng)過程和受力狀態(tài),為更加合理地進(jìn)行各構(gòu)件質(zhì)量的分配和強(qiáng)度分析計(jì)算提供了重要依據(jù)。 4.建立了井下裝載機(jī)工作裝置有限元模型,對(duì)典型工況進(jìn)行靜力學(xué)分析,找出工作裝置應(yīng)力集中處和應(yīng)力最大值,并通過對(duì)工作裝置反復(fù)修改、重新建模、計(jì)算,確定動(dòng)力學(xué)修改最佳方案,使工作裝置的應(yīng)力狀態(tài)達(dá)到最佳水平。
【圖文】：

圖1一1井下裝載機(jī)工作裝置1一前車架;2一轉(zhuǎn)斗油缸;3一搖臂;4一拉桿;5一鏟斗;6一動(dòng)臂;7一舉升油缸圖1一1所示為工作裝置中常用的Z型反轉(zhuǎn)六桿機(jī)構(gòu)，由鏟斗、動(dòng)臂、連桿、搖臂、轉(zhuǎn)斗油缸和舉升油缸組成。.1.2工作裝置連桿機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式及其特點(diǎn)工作裝置連桿機(jī)構(gòu)的類型和尺寸直接影響到井下裝載機(jī)的綜合性能好的連桿機(jī)構(gòu)可以保證鏟斗在動(dòng)臂舉升工況實(shí)現(xiàn)平動(dòng)或接近平動(dòng)，滿足鏟取或卸載工況時(shí)鏟斗繞動(dòng)臂鉸接點(diǎn)的回轉(zhuǎn)角度，實(shí)現(xiàn)鏟斗的鏟取和卸載動(dòng)作[31[4]。工作裝置的連桿機(jī)構(gòu)為封閉運(yùn)動(dòng)鏈的單自由度平面低副運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，結(jié)合國內(nèi)外裝載機(jī)和井下裝載機(jī)工作裝置結(jié)構(gòu)類型，可按如下方式對(duì)連桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行分類:按構(gòu)件數(shù)不同可分成三桿、四桿、五桿、六桿和八桿機(jī)構(gòu)，目前，在井下裝載機(jī)工作裝置中，設(shè)計(jì)和使用較為廣泛的為四連桿、六連桿和八連桿機(jī)構(gòu);按輸入和輸出桿的轉(zhuǎn)向是否相同

壞的重要標(biāo)準(zhǔn)。自動(dòng)放平時(shí)，優(yōu)化前，鏟斗對(duì)地位置角為15.75420，在實(shí)際工作中可能會(huì)對(duì)工作裝置造成比較大的沖擊，優(yōu)化后，對(duì)地位置角為0.91030，自動(dòng)放平性明顯改善。優(yōu)化前后工作裝置自動(dòng)放平過程如圖2一18所示。動(dòng)力性能曲線~~目目~~~，月一叫一-，，，，尹一一~、矛‘匡噩噩到冷，矛\、一10D，O加3D， 6542987，JZ，1
【學(xué)位授予單位】：中南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2010
【分類號(hào)】：TH243

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2638319