基于SolidWorks的裝載機工作裝置設計及仿真

　　根據相關(guān)設計規范，利用AutoCAD 軟件確定裝載機工作裝置各桿件長(cháng)度及各桿件鉸接點(diǎn)位置，運用SolidWorks 軟件建立工作裝置的三維模型，并將模型映射到Cosmos motion 插件中進(jìn)行運動(dòng)和動(dòng)力學(xué)仿真研究，通過(guò)對仿真曲線(xiàn)的分析，可得知所設計裝載機工作裝置的性能響應情況。該設計方法將提高裝載機的設計效率和質(zhì)量。

1、裝載機工作裝置的設計要求

　　裝載機工作裝置的設計要求滿(mǎn)足如下性能：

　　(1)鏟斗舉升平動(dòng)性能

　　鏟斗舉升平動(dòng)性能是指鏟斗裝滿(mǎn)物料在動(dòng)臂的舉升過(guò)程中，為了避免物料散落，要求連桿機構使鏟斗接近平動(dòng)。在設計中要求鏟斗相對于水平面轉動(dòng)角度≤10°。

　　(2)鏟斗自動(dòng)放平性能

　　鏟斗自動(dòng)放平性能是指鏟斗在最高位置卸載后，鏟斗由最高位置下放到地面時(shí)，鏟斗斗底要求與地面重合。

　　(3)高位卸載角度的要求

　　高位卸載角度的要求是指鏟斗在最高位置卸載時(shí)，為了使物料正常卸載，鏟斗斗底與水平面的夾角應≥45°。

　　除了以上性能外，由于工作裝置是由桿件構成的連桿機構，為了防止桿件在運動(dòng)過(guò)程中出現死點(diǎn)和自鎖現象，各傳動(dòng)構件之間傳動(dòng)角應≥10°。2 各桿件長(cháng)度及鉸接點(diǎn)位置的確定

　　裝載機的工作裝置主要由鏟斗、動(dòng)臂、搖臂、連桿以及轉斗油缸和動(dòng)臂油缸等組成。工作裝置作業(yè)過(guò)程中有4 種工況：插入工況Ⅰ、鏟裝工況Ⅱ、最高位置工況Ⅲ和高位卸載工況Ⅳ。根據裝載機的工作及相關(guān)設計規定要求，確定最大卸載高度、最小卸載距離和高位卸載角等。并采用AutoCAD 確定各桿件的長(cháng)度及各桿件的鉸接點(diǎn)位置(見(jiàn)圖1)，具體步驟為：

　　(1)以鏟斗斗尖為坐標原點(diǎn)， 確立XOY 坐標系，并繪制鏟斗二維圖形;

　　(2)確定動(dòng)臂與機架的鉸接點(diǎn)A，G 點(diǎn)是工作裝置在低位工況(即工況Ⅰ和工況Ⅱ)時(shí)動(dòng)臂和鏟斗的鉸接點(diǎn)，G′點(diǎn)是工作裝置在高位工況(即工況Ⅲ和Ⅳ)時(shí)動(dòng)臂和鏟斗的鉸接點(diǎn)。G 和G′點(diǎn)同在以A點(diǎn)為圓心，動(dòng)臂AG 長(cháng)為半徑的圓弧上，所以A 點(diǎn)必在GG′的垂直平分線(xiàn)上。A 點(diǎn)的高度越低，整機工作的穩定性越好;

　　(3)連桿與鏟斗和搖臂的2 個(gè)鉸接點(diǎn)F、E 的確定。要求連桿與搖臂的鉸接點(diǎn)E 在收斗狀態(tài)時(shí)不能與前橋相碰，且傳動(dòng)角不能<10°。當傳動(dòng)角取20°，最小離地高度取350 mm 時(shí)，由作圖知，1 270 mm<BE<1 300 mm，BE=1 280 mm。

圖1 裝載機工作裝置的4 個(gè)工作位置

Ⅰ. 插入工況Ⅱ. 鏟裝工況Ⅲ. 最高位置工況Ⅳ. 高位卸載工況

5、結語(yǔ)

　　通過(guò)對裝載機工作裝置各桿件的尺寸確定和三維建模以及運動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)仿真分析，輸出了裝載機工作裝置的運動(dòng)位移和受力曲線(xiàn)，可以有效地分析裝載機工作裝置的性能響應情況，同時(shí)為其他類(lèi)機械設計提供了技術(shù)借鑒。利用SolidWorks 軟件進(jìn)行產(chǎn)品的設計與仿真， 對現代企業(yè)節約成本、加快產(chǎn)品投放市場(chǎng)速度具有重要的意義。