机械式矿用挖掘机回转机构的动力学分析

论文摘要

目前单斗挖掘机设计的强度计算,通常是采用静力强度计算的方法。而单斗挖掘机在工作中实际所承受的载荷与现在计算考虑的载荷并不相同。这是因为在机械各部分机构和金属结构的静力强度计算中,没有考虑带所承受载荷的动力性质,运动惯性及其所引起的各部分机构和构件的振动,因此造成一些零部件的提前损坏。为了避免此现象的发生,在设计计算中引进了较大的安全系数,也引进了综合性的动力系数。但是由于计算是粗略的,所以不能全面正确的估价动载荷的动力作用。单斗挖掘机的工作条件,使机器的载荷在工作过程中变化不确定的,且机器启动、制动频繁,堵转随时可能发生,故其动载荷特别明显。为了简化计算,并研究机械系统动力学及振动规律,针对单斗挖掘机复杂的实际机械系统,用一个“相当”的振动系统来代替,而代替后的系统,要确保原系统运动参数的物理量不变。这种代替的“相当”系统叫做“当量系统”,描述这个简化的当量系统的图形叫做计算图。要做出这种当量系统,必须把运动系统的运动参数进行当量转化换算。本文以23m3单斗机械式挖掘机的回转机构为实例,建立了单斗挖掘机当量系统,并把复杂的机械运动简化成一个简单、易于计算的计算图。本文利用这个当量系统建立力学模型,然后根据这个数学模型进行求解,求解出力学模型的动载荷大小,在进行零部件的静力强度和疲劳强度计算。同时对挖掘机回转装置中的回转机构传动系统整体运用RrcurDyn进行动力学仿真分析,得出了最大回转力矩数值,并与数学模型得出的结论一起与现有机型进行比较,求回转机构的动载荷系数。检验其设计的是否满足挖掘机工作时候的要求。对挖掘机回转装置的滚道运用ansys进行模态分析。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 挖掘机发展状况
• 1.1.1 挖掘机国外发展水平
• 1.1.2 挖掘机国内发展水平
• 1.1.3 挖掘机的发展趋势
• 1.2 机械式单斗挖掘机简介
• 1.3 课题研究的意义
• 第2章 挖掘机回转机构动载荷计算
• 2.1 挖掘机回转机构计算流程图
• 2.2 挖掘机回转传动系统
• 2.3 挖掘机回转机构有间隙时动载荷
• 2.4 挖掘机回转机构有预紧力时动载荷
• 2.5 小结
• 第3章 多体系统动力学研究理论基础
• 3.1 虚拟样机理论概述
• 3.2 多体动力学的诞生与发展
• 3.3 发展进程及研究方法
• 第4章 挖掘机回转机构的动力学仿真
• 4.1 应用软件平台—RecurDyn
• 4.2 RecurDyn软件中一些参数的选取
• 4.3. 整个回转建模
• 4.3.1 减速器
• 4.3.2 滚盘
• 4.3.3 平台
• 4.3.4 整个平台的装配的动力学模型
• 4.4 小结
• 第5章 挖掘机回转机构的仿真分析
• 5.1 添加约束
• 5.2 添加驱动、载荷
• 5.2.1 添加驱动
• 5.3 刚性模型的仿真结果
• 5.4 柔性模型的仿真结果
• 5.4.1 减速器出来的齿轮柔性化的仿真
• 5.4.2 减速器的外挂齿轮仿真结果
• 5.5 滚道的模态分析
• 5.6 小结
• 第6章 结论及展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录：程序（UG二次开发grip语言程序）