基于SolidWorks的裝載機(jī)工作裝置設(shè)計(jì)及仿真

　　根據(jù)相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范，利用AutoCAD 軟件確定裝載機(jī)工作裝置各桿件長(zhǎng)度及各桿件鉸接點(diǎn)位置，運(yùn)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(yùn)動(dòng)和動(dòng)力學(xué)仿真研究，通過(guò)對(duì)仿真曲線的分析，可得知所設(shè)計(jì)裝載機(jī)工作裝置的性能響應(yīng)情況。該設(shè)計(jì)方法將提高裝載機(jī)的設(shè)計(jì)效率和質(zhì)量。

1、裝載機(jī)工作裝置的設(shè)計(jì)要求

　　裝載機(jī)工作裝置的設(shè)計(jì)要求滿足如下性能：

　　(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(jī)構(gòu)使鏟斗接近平動(dòng)。在設(shè)計(jì)中要求鏟斗相對(duì)于水平面轉(zhuǎn)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(yīng)≥45°。

　　除了以上性能外，由于工作裝置是由桿件構(gòu)成的連桿機(jī)構(gòu)，為了防止桿件在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中出現(xiàn)死點(diǎn)和自鎖現(xiàn)象，各傳動(dòng)構(gòu)件之間傳動(dòng)角應(yīng)≥10°。2 各桿件長(zhǎng)度及鉸接點(diǎn)位置的確定

　　裝載機(jī)的工作裝置主要由鏟斗、動(dòng)臂、搖臂、連桿以及轉(zhuǎn)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(jù)裝載機(jī)的工作及相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)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(zhǎng)度及各桿件的鉸接點(diǎn)位置(見圖1)，具體步驟為：

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

　　(2)確定動(dòng)臂與機(jī)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(zhǎng)為半徑的圓弧上，所以A 點(diǎn)必在GG′的垂直平分線上。A 點(diǎn)的高度越低，整機(jī)工作的穩(wěn)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(dāng)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(jī)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(jié)語(yǔ)

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