TTW30挖裝機(jī)工作裝置采用全液壓驅(qū)動(dòng)。利用Pro/E對(duì)工作裝置進(jìn)行三維建模，同時(shí)建立其虛擬樣機(jī)模型。針對(duì)挖裝機(jī)挖掘與扒渣作業(yè)工況，利用Por/E/Mechanism模塊對(duì)工作裝置進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真和動(dòng)力學(xué)仿真，找出工作過程中工作裝置的極限工況。動(dòng)力學(xué)仿真結(jié)果為工作裝置的工作機(jī)構(gòu)靜力學(xué)分析提供載荷依據(jù)，進(jìn)而利用Pro/E/Mechanica對(duì)工作機(jī)構(gòu)進(jìn)行強(qiáng)度校核與優(yōu)化設(shè)計(jì)。

　　隨著高速鐵路事業(yè)的快速發(fā)展，高速鐵路逐漸進(jìn)入西部山區(qū)，隧道施工工程隨之增加，挖裝機(jī)在地下礦山、地下工程、水電涵洞、交通隧道等施工中已得到廣泛應(yīng)用。然而國(guó)內(nèi)的挖裝機(jī)并不完善，主要依賴于進(jìn)口，針對(duì)這一現(xiàn)狀，某公司最新研制了TTW30挖裝機(jī)。它是一種全液壓驅(qū)動(dòng)的整體式挖裝機(jī)，由底盤、工作裝置、液壓和電氣控制系統(tǒng)以及輔助管路系統(tǒng)組成。

1、工作裝置驅(qū)動(dòng)原理與結(jié)構(gòu)

　　TTW30挖裝機(jī)的工作裝置共有14個(gè)動(dòng)作，分別是:大臂伸出、斗桿伸出、擺動(dòng)伸出、鏟斗伸出、大臂伸出和斗桿收回、大臂伸出和斗桿伸出、大臂收回和斗桿伸出、鏟斗收回和斗桿收回、鏟斗伸出和斗桿收回、鏟斗伸出和斗桿伸出、鏟斗收回和斗桿伸出、鏟斗收回和斗桿收回、鏟斗伸出和斗桿伸出及大臂收回、鏟斗收回和斗桿收回及大臂伸出。挖裝機(jī)工作裝置一般由幾個(gè)相互作用的部分組成:工作裝置支座、斗桿油缸、動(dòng)臂總成、動(dòng)臂油缸、前臂總成、鏟斗油缸、連桿總成、推桿總成、鏟斗。工作裝置是具有傳動(dòng)執(zhí)行裝置的機(jī)械，是挖裝機(jī)賴以完成工作任務(wù)的實(shí)體，由桿件和關(guān)節(jié)組成。其主體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 工作裝置結(jié)構(gòu)圖

2、工作裝置的Pro/E三維建模

　　由于作者后續(xù)將進(jìn)行工作裝置的動(dòng)力學(xué)分析，因此采用Pro/E的建模原則是:工作裝置建模嚴(yán)格細(xì)化，其他主體結(jié)構(gòu)盡量簡(jiǎn)化。在三維建模時(shí)，首先按照已有的二維圖紙建立單個(gè)零件的三維模型，然后根據(jù)各個(gè)組成部分的裝配關(guān)系建立子裝配，最后進(jìn)行總裝配。形成總裝三維圖如圖2所示。

圖2 三維總裝圖

4、總結(jié)

　　介紹了挖裝機(jī)工作裝置的動(dòng)作原理，該機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)緊湊、動(dòng)作范圍廣、可控性性好。一般多自由度機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)過程的描述比較困難，作者利用Pro/E建立其三維樣機(jī)模型，同時(shí)對(duì)挖掘扒渣工況進(jìn)行動(dòng)力學(xué)仿真，驗(yàn)證驅(qū)動(dòng)油缸的選型合理;同時(shí)找出了挖掘扒渣過程中工作裝置極限工況，而動(dòng)力學(xué)仿真結(jié)果為工作裝置的工作機(jī)構(gòu)靜力學(xué)分析提供理論依據(jù);最后利用Pro/E中的Mechanica有限元分析模塊，根據(jù)動(dòng)力學(xué)仿真出的各關(guān)節(jié)受力數(shù)據(jù)，導(dǎo)入到Mechanica中進(jìn)行靜力學(xué)分析，直觀得出兩構(gòu)件在兩種工況中極限工況點(diǎn)對(duì)應(yīng)的應(yīng)力應(yīng)變?cè)茍D，驗(yàn)證構(gòu)件剛度與強(qiáng)度處于合理范圍;在此基礎(chǔ)上對(duì)兩個(gè)構(gòu)件進(jìn)行優(yōu)化，在滿足最大應(yīng)力小于許用應(yīng)力的情況下進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化，對(duì)兩構(gòu)件減重了0.32t，尺寸趨于合理，不會(huì)在計(jì)算理論載荷范圍內(nèi)出現(xiàn)破壞，提高了動(dòng)臂與前臂設(shè)計(jì)可靠性。