推土机六向铲工作装置研究教案.ppt

* * * * 导师：林晓磊 教授 答辩人：张 超 研究的背景及意义 1 内 容 结论与展望 4 主要研究的内容 3 论文的创新点 2 推土机是工程机械的一个主要传统机种，是一种多用途的自行式土方工程建设机械，其能高效地完成铲土、运土等工作，具有操作灵活、转动方便、所需工作面小、行驶速度快等特点，广泛应用在道路交通、水利电力工程、国防建设及各种建筑物等工程施工中。推土机作业涉猎范围广，不仅可以高效地完成对路基基底的铲平，还可用于清除作业地段的障碍物、堆集松散物料等。 轮胎式推土机 履带式推土机 随着国家经济建设的发展和工程机械设备整体水平的提高，推土机的作业范围也在不断扩大，为了满足这种要求，推土机除了向大型化发展外，同时也朝着小巧、灵活的方面发展。“六向铲”工作装置正是为了适应这种市场需求应运而生的一种新型推土机工作装置，其铲刀的运动更加灵活，作业范围更广，更能满足实际推土作业的要求。 配备六向铲的推土机 六向铲又名万向铲，是推土机工作装置的一种，其主要由铲刀、U形架、升降液压缸、角度液压缸、侧倾液压缸等部件组成，升降、回转、侧倾等6个方向的推土和运土作业均靠液压缸的伸缩来实现。 六向铲运动状态三视图 U形架通过球铰连接在机体枢轴上，升降液压缸分别连在机架和U形架上；角度液压缸的一端通过销轴连接在与U形架一体的支架上，另一端通过球铰连在铲刀上；侧倾液压缸的一端连在与U形架一体的支架上，另一端通过球铰连在铲刀上。 六向铲结构简图 六向铲推土机 必要性 提高劳动 生产率 减轻驾驶员 的劳动强度 改善推土机 的排放性能 铲刀灵活 机动性高 建立六向铲工作装置的数学模型，得到铲刀各角点位 置坐标的计算方法。 采用杆组分析法分析顶推架的运动过程。杆组分析法的 基本思想是将整体机构分解为一系列多个杆组，进而通过 对各级杆组的分析来实现对整体运动机构的分析。 3.3 六向铲受力分析 3.2 顶推架运动分析 3.4 六向铲工作机构分析 六向铲工作 装置研究 3.1 数学模型的建立 3.5 铲刀运动学仿真 3.6 铲刀有限元分析 六向铲工作装置数学模型 杆组分析法，其基本思想是将整体机构分解为一系列多个杆组，进而通过对各级杆组的分析来实现对整体运动机构的分析。杆组是一个自由度为零的基本运动单元，且该单元具有运动和力的确定性。 Ⅰ级杆组运动分析简图 Ⅱ级杆组运动分析简图 含油(气)缸的Ⅱ极杆组 运动分析简图 顶推架简图 分解简图 计算位置一：铲刀的左刀角顶到不可移障碍物。 ①铲刀在提升液压缸的作用下由切削位置提升到运土位置； ②推土机在提供最大顶推力的同时下降铲刀，致使铲刀强制入土。 计算位置三：铲刀左刀角顶到不可移障碍物。 ①铲刀的侧角以最大顶推力顶到障碍物上； ②推土机功率在提供最大顶推力的同时下降铲刀，致使铲刀强制入土； ③铲刀入土达到最深切削位置的瞬间。 提升液压缸力的计算 顶推架支点反力的计算 其余各铰接点反力及液压缸力的计算 升降机构 回转机构 侧倾机构 角度分析 速度分析 加速度分析 升降机构简图 升降机构计算图 侧倾机构简图 侧倾机构计算图 回转机构简图 回转机构计算图 根据空间机构分析方法中的方向余弦矩阵法，利用任意旋转的坐标变换中欧拉角公式求得六向铲铲刀上各个角点的坐标为： 得到各点坐标后, 分别以连杆,两个角度液压缸、以及侧倾 液压缸的各自的长度, 建立方程组： 式中：L——三个活动液压缸活塞杆的长度 以液压缸工作时各活塞杆的瞬间伸缩长度为自变量，以3个欧拉角为中间变量，铲刀空间位置坐标为因变量，己知各液压缸的油腔长度、活塞杆行程及其各工作装置中各连杆的初始位置 铲刀与角度液压缸变化规律图 铲刀在角度液压缸的作用下在绕定轴摆动，其运动轨迹为 一圆弧，此时的推土机所执行的工作为铲刀的侧铲动作。 铲刀的运动轨迹俯视图 以六向铲铲刀为研究分析的对象，以角度液压缸工作时的运动状态为自变量，在铲刀的适当位置施加相应的外载荷，设定好合理的仿真时间与步长，调用ADAMS中的Plot模块进行绘制铲刀的位移、速度以及角度的变化曲线。 ADAMS运动学仿真分析流程图 铲刀位移曲线 铲刀速度曲线 铲刀角度曲线 与机架相关的参数输入 与铲架相关的参数输入 铲刀的第三位置应力分布图 通过采取简化数学模型及杆组分析的方法，得到了六向铲工作装置中的顶推架的运动过程。对提升液压缸力、顶推架支点反力和各铰点反力进行分析计算。 运用复数向量法确定了六向铲工作装置中升降、侧倾和回转机