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0引言
挖掘機屬于多剛體復(fù)合運動，而且挖掘機各液壓缸推力的計算涉及到幾何關(guān)系換算，因此液壓缸最大設(shè)計推力的計算是非常復(fù)雜的，目前多采用軌跡圖法或根據(jù)幾何約束條件建立力學(xué)方程組進行求解，但對于運動部件多于3個的機構(gòu)，設(shè)計起來就要麻煩得多，并且設(shè)計工作不直觀，設(shè)計結(jié)果也不盡人意。本文采用C0SMOSMotion對挖掘機進行了動態(tài)力學(xué)仿真。
1設(shè)計模型
利用拉伸、陣列、切除等功能，在SolidWorks中建立如圖1所示的挖掘機主要零部件圖。
根據(jù)同軸、共面等幾何約束關(guān)系將各零部件裝配起來，可以得到挖掘機的整機裝配圖，并根據(jù)仿真需要，將挖掘機調(diào)整到合適的初始姿勢。如圖2所示。
2激活插件
在安裝完C0SMOSMotion后，需要在SolidWorks中點擊工具、插件，在彈出的窗口中點選COSMOSMotion，將其激活。在左側(cè)特征管理器中點選剛出現(xiàn)的motion瀏覽器，就可以進人COSMOSMotion進行分析了。由于是裝配體，此時會彈出對話框詢問是否根據(jù)裝配關(guān)系自動添加約束關(guān)系，選"是"即可。
3力學(xué)仿真
(1)動臂液壓缸受力分析
分析在圖2中動臂運動時，動臂液壓缸受力大小，此時斗桿、鏟斗隨動臂一起運動，需將斗桿液壓缸、鏟斗液壓缸的運動部分附著在各液壓缸的基座上，使這2個液壓缸在仿真時不能伸縮。在鏟斗上施加0.5t的重量，以模擬挖掘貨物的重量。然后給動臂液壓缸約束施以一定速度的沿Z方向的平移，注意運動方向，應(yīng)使動臂向上升起，并控制仿真時間，使動臂能夠運動到規(guī)定位置，然后分析在此過程中動臂液壓缸驅(qū)動力幅值的大小，如圖3(a)所示。在圖2所示初始位置，液壓缸受力最大為71276 N,隨動臂的上升，受力逐漸減小，因此在設(shè)計時，可根據(jù)初始位置的受力來選取動臂液壓缸。
(2)斗桿液壓缸受力分析
分析在圖2中斗桿運動時，斗桿液壓缸的受力大小，此時動臂靜止不動，鏟斗隨斗桿一起運動，需將動臂液壓缸、鏟斗液壓缸的運動部分附著在各液壓缸的基座上，使這2個液壓缸在仿真時不能伸縮。在鏟斗上施加0.5 t的重量，以模擬挖掘貨物的的重量。然后給斗桿液壓缸約束施以一定速度的沿Z方向的平移，注意運動方向，應(yīng)使斗桿向下彎曲，并控制仿真時間，使斗桿能夠運動到規(guī)定位置，然后分析在此過程中斗桿液壓缸驅(qū)動力幅值的大小，如圖3所示。由圖3(b)可以看出，隨斗桿的彎曲，受力先減小后增加，當(dāng)斗桿完全彎曲到動臂下方時.液壓缸受力最大為印871.2N,因此在設(shè)計時，可根據(jù)該位置的受力來選取斗桿液壓缸。
(3)鏟斗液壓缸受力分析
分析在圖2中鏟斗運動時，鏟斗液壓缸的受力大小，此時動臂、斗桿靜止不動。需將動臂液壓缸、斗桿液壓缸的運動部分附著在各液壓缸的基座上，使這2個液壓缸在仿真時不能伸縮。在鏟斗上施加0.5 t的重量.以模擬挖掘貨物的的重量。然后給鏟斗液壓缸約束施以一定速度的沿Z方向的平移，注意運動方向，應(yīng)使鏟斗向下彎曲，并控制仿真時間，使鏟斗能夠運動到規(guī)定位置，然后分析在此過程中鏟斗液壓缸驅(qū)動力幅值的大小，如圖3所示。由圖3(c)可以看出，隨鏟斗的彎曲，受力先逐漸減小后急劇增加.當(dāng)斗桿完全彎曲到斗桿下方時，液壓缸受力最大為28 542 N，因此在設(shè)計時，可根據(jù)該位置的受力來選取鏟斗液壓缸。
4結(jié)語
使用COSMOSMotion對挖掘機進行動態(tài)力學(xué)仿真.使液壓缸的選擇變得非常容易，由于COSMOSMation是SolidWorks的插件，因此在利用SolidWorks設(shè)計完畢后，不用退出，就可以立即進行力學(xué)分析和運動仿真，而且分析速度非�？�，基本上不用等待，結(jié)果也非常直觀，可以在仿真完后，再回放結(jié)果，觀察每一個位置狀態(tài)所對應(yīng)的受力大小。特別是在分析后如果不滿意，可以再轉(zhuǎn)到SolidWorks設(shè)計狀態(tài)，修改設(shè)計參數(shù)，而所做的修改會自動映射到COSMOSMotion中，這樣在COSMOSMotion中就不必進行任何修改，直接再分析，大大節(jié)省了時間。而且分析結(jié)果可以輸出為excel，這樣也可以在excel中查看精確分析結(jié)果。
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