机械式挖掘机工作装置数字化平台开发

【摘要】论文结合国家高技术研究发展计划（863计划）项目“75m3大型露天矿用挖掘机研制（NO.2012AA062001）”对大型机械式挖掘机工作装置的关键问题进行研究，包括工作装置关键部件受力分析及强度校核，工作装置机构优化设计及工作装置关键部件刚柔耦合动态仿真分析，在此基础上进行了机械式挖掘机工作装置数字化平台开发。在查阅国内外相关文献的基础上，综述了机械式挖掘机工作装置的研究和应用现状。为提高机械式挖掘机工作装置的可靠性及设计水平，对工作装置在挖掘过程和满斗回转过程的任意位置进行受力分析。工作装置在挖掘过程中斗尖受到切向和法向方向的挖掘阻力，回转过程中各部件受到离心力和惯性力引起的附加载荷作用。推导出动臂和斗杆的各铰点受力求解公式，画出其轴力图、剪力图和弯矩图，采用强度计算理论计算动臂和斗杆危险截面应力大小，进行强度校核。在斗尖按照挖掘阻力最小的理想对数螺旋轨迹曲线运动的基础上，选取工作装置的结构尺寸参数为设计变量，提升钢丝绳和斗杆中心线间的夹角和推压与提升消耗功率作为目标函数，建立机械式挖掘机工作装置机构优化数学模型。对WK-75机械式挖掘机工作装置优化前后对比，可看出优化后功率消耗更小，工作装置综合性能得到进一步改善。基于有限元软件HyperMesh、ANSYS和多体动力学软件ADAMS，建立了动臂和斗杆柔性化的机械式挖掘机工作装置刚柔耦合模型，对挖掘过程和满斗回转过程进行动态仿真分析，提取危险位置节点应力实时变化情况，验证理论计算结果，评价工作装置的可靠性。在对机械式挖掘机工作装置关键部件受力分析、工作装置机构优化设计及工作装置刚柔耦合动态应力仿真分析基础上，开发了机械式挖掘机工作装置数字化分析平台，实现了机械式挖掘机工作装置铰点受力计算及危险截面应力计算，获取挖掘阻力最小、能耗最小的工作装置机构方案及工作装置关键部件动臂和斗杆危险位置节点应力实时分布曲线。该软件极大的方便了机械式挖掘机的设计研发人员，能够及早发现设计中存在的问题，缩短设计周期，为机械式挖掘机的工作装置设计提供理论指导，具有较强的工程实用意义，提高了机械式挖掘机的自主研发水平。
【作者】王勇澎；
【导师】王国强；王吉生；
【作者基本信息】吉林大学，机械工程，2014，硕士
【关键词】机械式挖掘机；工作装置；优化设计；刚柔耦合；数字化平台；

【参考文献】
[1]王伟林.椭圆轨道目标交会任务设计与制导控制技术[D].国防科学技术大学,航空宇航科学与技术,2012,硕士.
[2]李林,孙旺宁,田士兵,夏晓翔,金爱子,李俊杰,顾长志.花瓣状少层石墨烯纳米片复合纳米硅锥阵列结构的场发射特性研究[A].中国电子学会真空电子学分会、大功率微波电真空器件技术国家级重点实验室.中国电子学会真空电子学分会第十九届学术年会论文集（下册）[C].中国电子学会真空电子学分会、大功率微波电真空器件技术国家级重点实验室:,2013:5.
[3]成红.新霉素人工抗原的制备及鉴定[D].郑州大学,生物工程（专业学位）,2013,硕士.
[4]王政达.面向移动终端的网页适配测试平台的设计与实现[D].哈尔滨工业大学,软件工程,2013,硕士.
[5]张博.颗粒界面和颗粒流体系统的格子玻尔兹曼模拟[D].北京化工大学,化学工程与技术,2013,硕士.
[6]马继昌,司景萍,高振刚.基于MATLAB/Simulink的半主动悬架仿真分析[J].公路与汽运,2015,02:13-17.
[7]陈清礼,胡文宝,苏朱刘,严良俊.长距离远参考大地电磁测深试验研究[J].石油地球物理勘探,2002,02:145-148+200.
[8]李杉杉.枸骨茎的化学成分研究[D].苏州大学,药物化学,2014,硕士.
[9]张丽丽.金鸡纳碱衍生物手性催化剂的合成及其应用[D].天津大学,制药工程,2013,硕士.
[10]吴敏.今日“起义村”：社会矛盾形态及其政治后果[D].华中师范大学,政治学理论,2013,硕士.
[11]李红宇.翻引钢机械手的设计与研究[D].燕山大学,机械设计及理论,2003,硕士.
[12]翟程.新时期我国收入分配制度改革的历史进程和经验研究[D].齐鲁工业大学,马克思主义中国化研究,2014,硕士.
[13]王婧霞.海勃湾区中小学择校问题及其对策研究[D].内蒙古师范大学,教育（专业学位）,2013,硕士.
[14]王立强.直线永磁同步电机电感测试技术研究[D].哈尔滨工业大学,电机与电器,2014,硕士.
[15]陈强.基于机器视觉的钢板焊缝缺陷检测方法研究[D].浙江工业大学,机械电子工程,2012,硕士.
[16]赵华邦.球磨机制粉系统分级预测模糊控制的研究与应用[D].重庆大学,动力工程,2003,硕士.
[17]任毅.COBOL2002跨平台集成开发环境的研究与实现[D].西北工业大学,计算机软件与理论,2004,硕士.
[18]邵海燕.基于聚磷酸酯的两亲性聚酯的合成及其多功能化修饰[D].苏州大学,高分子化学与物理,2012,硕士.
[19]邹超.东亚区域生产分工网络及中国产业升级研究[D].华东师范大学,国际贸易学,2013,硕士.
[20]王威.基于决策树的数据挖掘算法优化研究[D].西南交通大学,2005.
[21]何学军.实际气候条件下轻型屋面绿化模块的隔热性能研究[D].广东工业大学,市政工程,2013,硕士.
[22]张龙姣,张阳德,申玉璞,申玉坤.叶酸修饰的氧化石墨烯装载阿霉素的载药性能评价[J].材料导报,2014,12:59-62.
[23]江友君.CBI主题式教学模式在高职英语口语教学中的应用研究[D].湖南科技大学,外国语言文学,2013,硕士.
[24]黄洁玲.中职学校会计专业教学的个案研究[D].广东技术师范学院,职业技术教育学,2014,硕士.
[25]杨顺翔.现代PPT艺术设计研究[D].湖南师范大学,设计艺术学,2014,硕士.
[26]向婵.PBF和microRNA及相关基因多态性与肿瘤易感性的关联研究[D].复旦大学,生物化学与分子生物学,2011,硕士.
[27]张灵婕.高速列车防火性能研究[D].西南交通大学,交通运输工程,2014,硕士.
[28]付艳芳.水中含氯杀菌剂、除草剂及氯酚的液相色谱分析[D].河北大学,分析化学,2014,硕士.
[29]王家华,金祥意,张宏霞,姚天顺.微机关系数据库的递归查询接口[J].控制与决策,1998,02:78-81+77.
[30]王建新,姚益江,陈晓莉.PLC在原料场大型取料机上的应用[J].冶金自动化,2003,01:69-70.
[31]任君安.玉米和番木瓜等产品中转基因成分检测技术研究[D].北京林业大学,农产品加工及贮藏工程,2013,硕士.
[32]韩廷超.高速点磨削零件表面质量研究[D].东北大学,机械制造及其自动化,2011,硕士.
[33]孙英慧.基于向量空间模型的数据挖掘技术的研究[D].东北师范大学,2005.
[34]何庆.基于C管理模式的税务文化建设研究[D].华中师范大学,公共管理,2014,硕士.
[35]黄庆.汇率变动对我国家电、纺织和计算机行业的影响[D].复旦大学,金融学,2012,硕士.
[36]贾珊珊.我国股指期货交易对股市波动性影响的研究[D].首都经济贸易大学,应用统计（专业学位）,2014,硕士.
[37]叶思诚.油茶适应低磷胁迫的根系生理响应[D].中南林业科技大学,经济林,2013,硕士.
[38]王德志.基于现场总线技术的井下铁路信号PLC联锁控制系统研究与应用[D].辽宁工程技术大学,控制理论与控制工程,2004,硕士.
[39]杨文杰,唐振民,胡明昊.BtoB网站用户访问模式挖掘研究[J].计算机工程,2003,02:267-269.
[40]鄢亚晴.我国房地产上市公司资本结构优化问题研究[D].河北经贸大学,应用统计,2014,硕士.
[41]郭思远.网络新闻媒体伦理困境及对策[D].首都师范大学,伦理学,2014,硕士.
[42]李伟.利率市场化背景下中国基金业面临的机遇与挑战及应对策略[D].上海交通大学,工商管理,2013,硕士.
[43]郭小兵.大跨连续刚构桥变形分析[D].长安大学,建筑与土木工程（专业学位）,2013,硕士.
[44]赵倩.北京—上海文化创意产业集聚效应对比研究[D].北京服装学院,服装设计与工程,2012,硕士.
[45]张倩蕾.Communicative Approach to C-E Museum Commentary Interpreting[D].西安外国语大学,翻译,2014,硕士.
[46]高云峰.基于资源观的机场企业成长路径研究[D].厦门大学,工商管理,2014,硕士.
[47]朱文博.基于数据仓库的决策支持系统的研究[J].金融电子化,2003,11:49-51.
[48]贾劲松.两种环境友好型高效纳米农药制剂的研究[D].湖南农业大学,农药学,2004,硕士.
[49]余洁.商代头饰与发式研究[D].郑州大学,考古学及博物馆学,2013,硕士.
[50]化信.等离子体所在低温等离子体制备纳米材料及应用方面取得重要进展[J].化工新型材料,2013,09:196.