基于刚-柔耦合的反铲液压挖掘机工作装置多体动力学分析与仿真

刘广军，刘可臻，孙 波，张忆宁

（1.同济大学 机械与能源工程学院，上海 201804；2.三一重机有限公司 小挖研究院，江苏 昆山 215300）

液压挖掘机是典型的土石方工程作业装备，在建筑施工、交通运输、矿山采掘、水利电力工程及军事工程等领域中发挥着重要作用。工作装置是挖掘机在作业过程中实现各动作的重要组成部分，其工作环境恶劣，受力状况复杂，载荷频繁多变，直接影响挖掘机的作业性能与可靠性。

为进行挖掘机工作装置结构强度研究，刘畅等［1］利用三维造型软件和动力学仿真软件搭建了某型挖掘机的虚拟样机模型，对工作装置挖掘力进行仿真测试。Li等［2］用运动学及动力学方法，对挖掘机工作装置进行了分析。张桂菊等［3］采用虚拟样机技术与动力学仿真软件对挖掘机工作装置进行运动学与动力学仿真，获得挖掘机工作尺寸参数以及各铰点受力曲线。张卫国等［4］通过动力学仿真软件获得铰点受力，并将铰点受力加载到工作装置有限元模型上，进行瞬态动力学分析。吴金林［5］利用有限元分析软件与动力学仿真软件建立了挖掘机刚-柔耦合模型，并采用经验公式计算载荷，然后在刚-柔耦合仿真下对挖掘机进行运动学及动力学分析，获取挖掘机工作尺寸参数以及铰点受力曲线。通过已有研究工作的总结可知，学者们趋向于利用动力学仿真软件获得载荷谱，然后在有限元分析软件里进行工作装置的瞬态分析［6］，但未涉及整个动态挖掘过程。……