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222液壓挖掘機(jī)三維模型約束的添加將模型導(dǎo)入到ADAMS后,需要重新約定各構(gòu)件之間的約束關(guān)系,因?yàn)锳DAMS只能提供各構(gòu)件的初始位置,并不能將裝配關(guān)系也導(dǎo)入進(jìn)來,所以首先在ADAMS中要進(jìn)行約束的添加,即要確定各構(gòu)件之間的運(yùn)動副類型,通常有基本約束和運(yùn)動副兩種形式,根據(jù)挖掘機(jī)各構(gòu)件之間的實(shí)際運(yùn)動情況,本文挖掘機(jī)虛擬樣機(jī)所添加的運(yùn)動副類型有:旋轉(zhuǎn)副、滑動副、圓柱副、球面副和基本約束,挖掘機(jī)三維模型具體運(yùn)動副的分配情況如表21所示。利用ADAMS對建立好的液壓挖掘機(jī)的三維虛擬樣機(jī)進(jìn)行正確性測驗(yàn),結(jié)果如圖2所示。其中包括12個構(gòu)件、1個圓柱副、8個旋轉(zhuǎn)副、1個球面副、3個滑移副、3個點(diǎn)線副,無冗余約束,可見所建虛擬樣機(jī)模型正確。液壓挖掘機(jī)的作業(yè)動作一般分為到停機(jī)點(diǎn)準(zhǔn)備環(huán)節(jié)、挖掘環(huán)節(jié)、抬臂回轉(zhuǎn)環(huán)節(jié)、卸料環(huán)節(jié)和回轉(zhuǎn)降臂環(huán)節(jié),在各個環(huán)節(jié)中由工作裝置各油缸驅(qū)動操作。
(2)完成了液壓挖掘機(jī)工作裝置PID控制系統(tǒng)的聯(lián)合仿真研究與理論仿真研究,并結(jié)合實(shí)際仿真情況,對比說明了考慮工作裝置動力學(xué)的重要性。采用聯(lián)合仿真分析研究與理論仿真分析研究分別進(jìn)行液壓挖掘機(jī)的控制系統(tǒng)分析,聯(lián)合仿真是采用動力學(xué)仿真軟件ADAMS與控制系統(tǒng)分析軟件MATLAB/Simulink有機(jī)地連接起來,實(shí)現(xiàn)機(jī)電~體化聯(lián)合仿真,最終得到液壓挖掘機(jī)虛擬樣機(jī)鏟斗斗尖軌跡,并將其與理論給定軌跡,未加PID控制得到的軌跡分別比較,可知PID控制極大地加強(qiáng)了對挖掘機(jī)鏟斗斗尖軌跡的控制,對以后的挖掘機(jī)控制系統(tǒng)研究具有指導(dǎo)意義;理論仿真是通過計(jì)算控制系統(tǒng)各環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù),尤其是動臂、斗桿工作裝置的傳函,在MATLAB/Simulink里建立PID控制系統(tǒng)框圖,進(jìn)行控制仿真分析,最終得到在添加PID控制算法下動臂、斗桿系統(tǒng)的階躍曲線與正弦信號跟隨曲線,并與未加PID控制進(jìn)行比:而且對關(guān)于考慮動力學(xué)與不考慮動力學(xué)兩種情況進(jìn)行了對比研究,得出考慮動力學(xué)對挖掘機(jī)控制系統(tǒng)的必要性。
挖掘機(jī)挖掘作業(yè)是一般分為以下幾個步驟:到停機(jī)點(diǎn)準(zhǔn)備階段、挖掘階段、抬臂回轉(zhuǎn)階段、卸料階段、降臂回轉(zhuǎn)階段,如此完成一個工作循環(huán)。目前,針對挖掘機(jī)的加工制造,我國現(xiàn)有企業(yè)還是與國外存在一定差距,其中比較典型的是:產(chǎn)品質(zhì)量低、加工精度差、產(chǎn)品類型少,由此可以看出對挖掘機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)理論分析還是有很大必要的。挖掘機(jī)大致可以分為小型、中型、大型三種類型,目前,國內(nèi)液壓挖掘機(jī)的開發(fā)僅限于小型液壓設(shè)備,在中大型設(shè)備的研究上還很不成熟3。
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