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在研究轮式装载机工作装置性能时,其动力学建模、求解与分析始终是一个关键性问题。然而,由于工作装置本身是一个复杂的多体系统,传统的多刚体动力学方法对轮式装载机工作装置的动力学建模、求解十分繁杂,这无疑给轮式装载机工作装置系统动力学研究带来了很大的困难。因此,更为简捷、规范和高效的轮式装载机工作装置动力学建模仿真研究是一个有较好意义的研究课题。
本文对轮式装载机工作装置进行了工作性能分析和任意位置下的受力情况分析,在此基础上,根据工作装置结构特点,运用有限元法,分别求解了杆单元和三角形平板单元的质量矩阵和雅可比矩阵,然后,推导出轮式装载机工作装置的系统质量矩阵和等效力系表达式,并根据动力学普遍方程,建立工作装置系统的动力学微分方程,从而得到轮式装载机工作装置的动力学模型。
运用降阶的四阶Runge-Kutta方法对模型进行求解仿真。将仿真结果与工作装置实际工作时的数据对比,证明所建模型基本正确。对求解结果的分析也表明所建动力学模型反映了系统各个构件的运动关系和动力学特性。该方法建模过程简单,提高了建模的效率,从而较好的解决了在设计和分析过程中模型复杂的问题,为轮式装载机工作装置的动态性能研究、振动与噪声分析等有一定的借鉴作用,同时对轮式装载机工作装置的动态设计也有一定的价值。