装载机工作机构优化设计、运动仿真.doc

江苏工业学院硕士学位论文装载机工作机构优化设计、运动仿真及强度分析研究生周燕萍指导教师邹旻教授祝海林教授学科、专业名称化工过程机械研究方向优化设计2008年3月TheStudyonOptimizationDesign,MotionSimulationandStrengthAnalysisofLoaderWorkingMechanismADissertationSubmittedtoJiangsuPolytechnicUniversityByZhouYan-pingChemicalProcessEquipmentDissertationSupervisor:Prof.ZouMinProf.ZhuHai-linMarch,2008中文摘要装载机是一种用途较广的铲运、施工机械。它广泛应用于建筑、公路、铁路、水电、港口、矿山及国防工程中，对加快工程建设速度、减轻工人疲劳强度、提高工程质量、降低工程成本都发挥着重要的作用。工作机构是装载机上直接实现铲装物料的机构，是组成装载机的关键部件之一，其设计水平的高低直接影响工作机构性能的好坏，进而影响整机的工作效率、作业质量和经济性指标。针对国内某些企业采用类比法进行装载机工作机构的设计，本文应用可视化参数设计方法，以装载机工作机构中最常用的反转六杆机构为例，作了以下几方面的研究：进行了装载机工作机构运动学分析，确定了工作机构的基本关系式，建立了运动过程的通用数学表达式，为装载机工作机构的优化设计、运动仿真和强度分析奠定了理论基础。分析了工作机构在作业过程中，可能出现的运动干涉及“死点”位置。从装载机工作机构运动分析入手，在满足机构性能要求的前提下，建立了以工作机构的各个杆件长度为设计变量，连杆的传力比为目标函数，工作机构的性能要求与机构成立条件为约束条件的优化数学模型。利用VisualBasic软件开发了工作机构的优化设计程序。以常林股份有限公司Z30E型装载机为例，对其工作机构进行了优化设计。装载机工作机构的运动仿真是装载机工作机构方案设计的一个重要方面。利用VisualBasic软件开发了装载机工作机构运动仿真软件。利用该软件对装载机工作机构运动特性进行动态仿真，不仅可以检验设计方案的合理性，而且可以检验工作机构各构件在运动过程中是否发生干涉。现代设计理论和方法在装载机工作装置的研究和设计中的引入，在很大程度上缩短了新产品开发周期，减少了开发费用，提高了研发质量和工作效率。对优化后的装载机工作机构主要构件进行强度分析。通过分析一方面验证了各主要杆件满足实际情况的需要，另一方面检验了装载机工作机构优化设计方案的合理性。关键词：装载机；工作机构；优化设计；运动仿真；强度分析ABSTRACTLoaderisakindofconstructionmachinery.Itiswidelyusedinmanyfieldssuchasarchitecture,traffic,waterandelectricity,main,nationaldefenseandsoon.Itplaysanimportantroleinacceleratingthespeedofengineeringconstruction,lighteningtheworkerlaborintensity,improvingtheengineeringqualityandreducingtheengineeringcosts.Usingtheoperatingmechanism,loadercanaccomplishtoshovelandloadandunloadmaterials.Theoperatingmechanis