轮式装载机动臂液压缸动态刚度特性分析

机械系统的静态与动态刚度分析在机械设计领域中，静态与动态刚度分析是非常重要的工作，它可以帮助工程师评估机械系统在不同工况下的刚度表现并进行优化。

本文将简要介绍机械系统的静态与动态刚度分析的概念、方法和应用。

1. 静态刚度分析静态刚度分析是指机械系统在静止工况下，受到外力作用时的刚度表现。

在进行静态刚度分析时，需要考虑系统的刚性、弹性和弯曲等因素。

一般情况下，静态刚度可以通过计算机辅助设计（CAD）软件进行仿真，或者通过实验测试得到。

静态刚度分析有助于工程师进行结构优化。

通过分析机械系统的刚度，可以确定系统的强度和刚性是否满足设计要求，以及是否存在应力过大或变形过大的问题。

如果系统刚度不足，可能会导致机械设备在工作过程中出现振动、共振或破坏等问题，从而影响系统的性能和寿命。

2. 动态刚度分析动态刚度分析是指机械系统在运动工况下，受到外力作用时的刚度表现。

与静态刚度分析相比，动态刚度分析需要考虑机械系统的惯量、阻尼以及自振频率等因素。

动态刚度分析可以帮助工程师评估机械系统的振动特性。

通过分析系统的自振频率和振动模态，可以确定可能出现的共振现象，并采取相应的措施进行避免或抑制。

此外，动态刚度分析还可以用于预测机械系统在工作过程中的振动幅值和共振频率，从而提前评估并解决振动相关的问题。

3. 刚度优化在机械系统设计中，静态与动态刚度分析可用于刚度优化。

刚度优化旨在提高机械系统的刚度，以满足设计要求并改善系统的性能。

优化方法一般包括结构改造、材料选择和加工工艺优化等。

在进行刚度优化时，需要权衡刚性和重量之间的关系。

增加结构刚度通常需要增加材料的厚度、强度或数量，从而增加系统的重量。

因此，刚度优化需要综合考虑机械系统的性能要求和重量限制，并进行合理的权衡。

4. 应用实例静态与动态刚度分析在实际应用中具有广泛的应用。

例如，汽车工程师可以使用刚度分析来评估汽车底盘的刚度表现，在遇到减震问题时进行改进。

此外，航空航天工程师可以使用刚度分析来评估飞机结构在起飞、飞行和降落等工况下的刚度表现，确保飞机的结构稳定性和安全性。

轮式装载机动臂举升油缸缓冲特性探讨马红欣【摘要】采用理论分析的方法,分析了动臂举升油缸承载状况,并对其缓冲特性进行了讨论,提高了装载机的平顺性、舒适性和作业效率.【期刊名称】《机械工程与自动化》【年(卷),期】2012(000)004【总页数】3页(P196-197,200)【关键词】装载机;举升油缸;缓冲特性【作者】马红欣【作者单位】山西电力设备厂,山西太原030031【正文语种】中文【中图分类】TH2430 引言动臂举升油缸在装载机的整个工作循环中起着十分重要的作用，操作人员为了提高整个装运工作的效率，经常要求提高举升油缸的活塞运动速度，此往复运动的速度时常会达到每秒几十米。

然而，活塞如此高频地来回运动往往会造成整台机器的剧烈冲击与振动，使得驾驶员过早地产生疲劳，影响了人机整个系统效率的发挥。

因此，为了能够让装载机安稳、高效地工作，提高传动部件的可靠性和寿命，必须在活塞杆接近运动终止时进行阻尼设置，起到有效的缓冲效果。

此外，装载机经常在“非路面”的恶劣环境中工作，在其满斗运行过程中，由于凹凸不平路面的随机激励，从而引发了动臂举升油缸的类似点头现象，进一步恶化了铲斗的平动性能，造成斗内物料的撒落和对整套液压系统的撞击。

1 举升油缸的结构及举升力装载机工作装置组成如图1所示。

主要由铲斗、动臂、连杆、摇臂、转斗油缸、举升油缸等零部件组成，整个工作机构铰接在前车架上［1］。

液压油缸属于一种典型的能量转换执行元件，其能够不断地借助液压油将压力能量转变为机械能，因此在矿山机械产品中的应用十分普遍。

油缸的类型很多，此处举升油缸采用双作用式单活塞杆油缸［2］，活塞杆可以根据工作的需要进行往复式伸缩运动。

这种油缸结构较为简单，同时输出力大，维护安装简单方便，而且还可以实现非连续的回转运动或摆动，在其下端靠螺栓与车架进行铰接。

欲计算举升油缸实际所需输出作用力的大小，应预先知道装载机整个工作机构中所处的受力最大位置以及最危险的工况。

某液压缸的动力学分析某液压缸作为液压系统中重要的执行元件，其动力学分析对于系统的设计和优化至关重要。

本文将对某液压缸进行深入研究，探讨其动力学特性及其对系统性能的影响。

1. 液压缸的结构和工作原理液压缸是一种将液压能转化为机械能的装置。

它由缸筒、活塞、密封件、阻尼器等组成。

当液体从油泵进入液压缸的液压腔时，活塞受到液压力的作用而产生往复运动，从而实现任务的执行。

2. 某液压缸的动力学方程液压缸的运动可以通过动力学方程来描述。

某液压缸的动力学方程可以表示为：m·a = F - Fd - Fs (1)其中，m是活塞质量，a是活塞加速度，F是液压缸受到的作用力，Fd是液压缸的阻尼力，Fs是液压缸的摩擦力。

在实际应用中，液压缸的动力学行为受到多种因素的影响，包括密封件摩擦、液压管道阻力、液体压力等。

因此，对某液压缸的动力学分析需要综合考虑这些因素，建立相应的数学模型。

3. 某液压缸的振动特性液压缸的运动过程中常常会产生振动。

振动对系统的性能和寿命有着重要的影响。

某液压缸的振动特性可以通过模态分析来研究。

模态分析是一种将连续系统的振动问题转化为有限自由度系统的方法。

在某液压缸动力学分析中，可以通过有限元方法建立液压缸的数学模型，求解其特征值和特征向量，得到液压缸的固有频率和振型。

通过分析这些固有频率和振型，可以评估液压缸的振动状况，并做出相应的改进。

4. 某液压缸的优化设计基于动力学分析和振动特性的研究，可以对某液压缸进行优化设计。

在设计过程中，需要考虑系统要求和性能指标，如最大力、速度、加速度、振动等。

优化设计可以包括液压缸的结构参数优化和控制参数优化。

通过改变液压缸的结构参数，如活塞直径、缸筒长度等，可以提高液压缸的性能。

同时，根据液压缸的动力学特性，可以优化控制系统的参数，如减小液压缸的阻尼器、改变液体压力等，以改善其动态响应和振动特性。

综上所述，某液压缸的动力学分析对于液压系统设计和优化具有重要意义。

机械结构强度与刚度的静态与动态特性分析机械结构是一种基础工程结构，其强度和刚度是保证其正常运行的关键特性。

在设计和制造机械结构时，静态与动态特性的分析是必不可少的步骤。

静态特性主要涉及结构的强度，而动态特性则关注结构的刚度和振动响应。

本文将探讨机械结构强度与刚度的静态与动态特性分析方法。

首先，我们来看机械结构的强度分析。

机械结构的强度是指其对外部荷载的抗力能力。

在进行强度分析时，我们首先需要确定结构的负载情况，包括静载和动载。

静载是指外部荷载作用下机械结构的应力状态基本保持不变的情况，而动载则是指外部荷载作用下机械结构的应力状态发生明显变化的情况。

在分析静态强度时，可以根据弹性力学理论计算结构的应力和应变分布，从而判断结构是否满足强度要求。

在分析动态强度时，需要考虑结构的共振频率和共振响应，以确保结构不会发生共振破坏。

这可以通过有限元分析等数值方法进行。

接下来，我们转向机械结构的刚度分析。

机械结构的刚度是指其对外部变形的抵抗能力。

刚度的分析涉及到结构的自由度和刚度矩阵的计算。

自由度是指结构在外力作用下可以发生的各个方向的位移，而刚度矩阵则是描述各个自由度之间关系的矩阵。

通过计算刚度矩阵的特征值和特征向量，可以得到结构的刚度特性，包括刚度大小和刚度方向。

在刚度分析中，还可以利用模态分析方法，确定结构的固有频率和振型，从而得到结构的动态刚度特性。

除了强度和刚度的静态特性分析，机械结构的动态特性也非常重要。

动态特性主要指结构在外部变动作用下的振动响应。

在进行动态分析时，需要考虑结构的振动模式和振动频率。

振动模式是指结构在振动过程中各个部分的相对位移模式，而振动频率则是指结构振动的周期。

通过振动分析，可以确定结构的共振频率和共振响应，从而避免共振破坏。

此外，振动分析还可以用于评估结构的动态稳定性和振动均匀性，以确保结构在运行过程中的安全性和可靠性。

总之，机械结构的强度与刚度的静态与动态特性分析是确保结构正常运行的关键步骤。

《轮式起重机起升液压系统中阻尼对动静态特性影响的研究》篇一一、引言随着工程机械的不断发展，轮式起重机因其卓越的移动性和起升能力在建筑、桥梁、道路等工程领域得到了广泛应用。

其中，起升液压系统作为轮式起重机的核心部件之一，其性能直接影响到整个机械的动静态特性和作业效率。

而阻尼作为液压系统中的一个重要参数，对于系统的工作平稳性、能量耗散等方面有着重要影响。

因此，研究阻尼对轮式起重机起升液压系统动静态特性的影响具有重要的理论和实践意义。

二、阻尼在起升液压系统中的作用阻尼是指液体在流经管道或元件时，由于内部摩擦、油液压缩性等因素引起的能量损失和速度衰减的现象。

在轮式起重机的起升液压系统中，阻尼的作用主要体现在以下几个方面：1. 减少冲击和振动：当起升液压系统工作时，由于压力变化和油液流动不稳定性等因素，会产生冲击和振动。

阻尼可以通过油液内部摩擦等机制，减小这些冲击和振动，使系统工作更加平稳。

2. 能量耗散：阻尼可以消耗系统中的多余能量，使系统在动态工作过程中保持稳定。

这对于防止系统过载、保护液压元件具有重要意义。

3. 调节系统压力：阻尼可以调节系统的压力变化速率，使系统在压力变化时能够迅速响应并达到新的平衡状态。

三、阻尼对动静态特性的影响1. 对动态特性的影响轮式起重机起升液压系统的动态特性主要表现在系统在工作过程中的响应速度和稳定性。

阻尼对动态特性的影响主要体现在以下几个方面：（1）提高响应速度：适当的阻尼可以减小系统在工作过程中的冲击和振动，使系统能够更快地达到新的平衡状态，从而提高系统的响应速度。

（2）增强稳定性：阻尼可以通过消耗多余能量和调节压力变化速率等方式，使系统在动态工作过程中保持稳定，避免因外界干扰或内部因素引起的系统波动。

2. 对静态特性的影响轮式起重机起升液压系统的静态特性主要表现在系统在静止或低速工作状态下的性能。

阻尼对静态特性的影响主要体现在以下几个方面：（1）减小静摩擦力：适当的阻尼可以减小液压系统中的静摩擦力，使系统在静止状态下更容易启动和运行。

《轮式起重机起升液压系统中阻尼对动静态特性影响的研究》篇一一、引言随着工程机械的不断发展，轮式起重机作为重要的施工设备，其起升液压系统性能的优劣直接关系到施工效率和安全性。

阻尼作为液压系统中的一个重要参数，对系统的动静态特性有着显著的影响。

因此，本文旨在研究轮式起重机起升液压系统中阻尼对动静态特性的影响，以期为起重机的设计和优化提供理论依据。

二、阻尼的基本概念及作用阻尼是指系统在受到外界扰动后，通过内部摩擦、能量耗散等方式使系统尽快恢复到稳定状态的能力。

在轮式起重机的起升液压系统中，阻尼的作用主要体现在以下几个方面：1. 改善系统稳定性：适当的阻尼可以减小系统在受到外界扰动时的振幅，使系统更快地恢复到稳定状态。

2. 减小冲击和振动：阻尼可以吸收系统中的冲击能量，减小因冲击和振动引起的系统损坏。

3. 优化动态响应：阻尼可以影响系统的动态响应特性，使系统在受到外力作用时能够快速、准确地作出反应。

三、阻尼对动静态特性的影响1. 对动态特性的影响轮式起重机起升液压系统的动态特性主要表现在系统在受到外力作用时的响应速度和准确性。

阻尼对动态特性的影响主要体现在以下几个方面：（1）阻尼系数对系统共振频率的影响：阻尼系数越大，系统的共振频率越高，系统的动态响应速度越快。

（2）阻尼对系统振荡的影响：适当的阻尼可以减小系统在受到外力作用时的振荡幅度和振荡时间，使系统更快地达到稳定状态。

（3）阻尼对系统稳定性边界的影响：阻尼的增加可以提高系统的稳定性边界，使系统在更大的外力作用下仍能保持稳定。

2. 对静态特性的影响轮式起重机起升液压系统的静态特性主要表现在系统在无外力作用时的负载保持能力和稳定性。

阻尼对静态特性的影响主要体现在以下几个方面：（1）提高负载保持能力：适当的阻尼可以增加系统在无外力作用时的负载保持能力，减小因负载变化引起的系统波动。

（2）增强系统稳定性：阻尼可以减小系统在无外力作用时的自激振动和漂移，增强系统的稳定性。

液压泵驱动系统中的动静刚度分析液压泵驱动系统具有运用广泛、高效可靠、寿命长等优点，因而在机械设备、航天、军工及其他领域得到了广泛应用。

液压泵驱动系统中所涉及的动力传输、机械连接及运动传递等过程都必须保持足够的稳定性，而动静刚度是衡量液压泵驱动系统稳定性的重要指标之一。

本文将分析液压泵驱动系统中的动静刚度，探讨其对系统能力的影响与应用。

一、动静刚度分析动静刚度是指在物体被施加外力时，物体产生的形变与外力大小的比例关系。

在液压泵驱动系统中，由于系统过程中所涉及的部件与元件都会受到外部力的影响从而发生形变，而这种形变所产生的比例关系就是动静刚度。

动静刚度可以较为客观的反映出各个元件之间的相对位置以及机械连接等参数的变化，从而为液压泵驱动系统中的机械设计以及动力学问题的分析提供基础数据。

同时，动静刚度的信息也常常会被运用于液压泵驱动系统故障诊断与预测等领域。

二、动静刚度分析的影响动静刚度对液压泵驱动系统中的稳定性具有重要影响。

在液压泵驱动系统中，不同的部件之间有其相互关联，当外部力量作用于其中一个部件时，都将影响整个系统的稳定性。

动静刚度对液压泵驱动系统的影响主要表现在以下几个方面：1. 形变影响液压泵驱动系统中的各个部件都具有不同的形变特征。

当液压泵处于工作状态时，液压管道、油箱以及阀门等部件均会发生相应的变形。

这些变形虽然在短时间内不会导致系统失稳，但若系统中存在一些特定的物理参数变化时，将导致系统失去平衡点而失稳。

2. 运动影响液压泵驱动系统的元件和部件都会存在相对运动。

这些运动的范围和幅度都可能会影响到系统的动静刚度。

当系统中有某个动力元件的运动状态发生变化时，系统的动静刚度也会发生相应的变化。

若此变化超出了系统的可调范围，就会导致系统失去平衡点，从而无法保持工作状态。

3. 自然振动影响自然振动也是液压泵驱动系统中非常重要的影响因素之一。

液压泵驱动系统中的各个元件都具有一定的自然振动频率，而这些频率很可能会与施加于系统的外部力频率相同。

CAE实验-装载机动臂应力分析————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：装载机动臂应力分析学院：机械学院教师：学生姓名：教学号：（一）问题描述装载机无偏载工作时，动臂承受一定外载荷和来自车架的约束。

动臂结构示意图见图1。

图1 动臂几何模型在建立模型时，油缸假设为柔性弹簧，A铰点作为动臂的支点，允许动臂绕通过A铰点的轴转动，B铰点是动臂油缸支点（动臂油缸的刚度假设为2.0e7N_m）。

C铰点和D铰点是外载荷的作用点。

（二）实验内容①导入已添加材料属性的三维模型②施加约束a 在A铰点创建刚性虚件并在虚件上施加约束b 在B铰点定义弹簧虚件并在弹簧支点上施加圆锥铰约束③定义载荷a 在C点创建刚性虚件b 在C点施加载荷c 在D点定义刚性虚件d在D点施加载荷经过约束和载荷后如下图所示④计算求解⑤创建结果分析图当没有修改单元类型和单元尺寸时，使用程序自动赋予的值时，所得应力分布图和位移图如下⑥细化单元网格，重新求解计算修改单元类型和单元尺寸，在size内输入45mm,在Absolute sag中输入15mm,选择parabolic作为当前单元类型动臂变形和自动划分网格如下动臂的Von Mise应力图如下动臂位移图如下合位移如下垂直面的位移如下模态有限元分析模型为悬臂梁结构（材料为钢——steel）。

左端加全约束，右端的端面上加2kg的附加质量。

对该系统进行模态分析，方法参考书中81页刀杆的模态分析。

①导入已添加材料属性的三维模型②定义约束和附加质量③模态求解（模态分析最高阶数为15）④查看振型下面列出求解的第一到第五阶振型第一阶第二阶第三阶第四阶第五阶。

液压传动系统的动态特性研究引言液压传动系统广泛应用于各种机械工程中，其独特的动态特性使其在工业生产领域发挥着重要作用。

本文将对液压传动系统的动态特性进行研究，探讨其在不同工况下的响应特性、振动特性以及对稳定性的影响。

一、液压传动系统的基本原理液压传动系统由液压泵、执行元件、控制阀以及油管等组成。

其基本原理是通过液压泵将流体转化为压力能，再通过控制阀将压力能传递给执行元件，实现机械运动。

二、液压传动系统的响应特性1. 响应时间：液压传动系统的响应时间是指从输入信号变化到输出信号变化的时间间隔。

该时间间隔受到系统压力、负载、执行元件等多种因素的影响。

2. 静态误差：液压传动系统在稳态下输出值与输入值之间的误差。

静态误差大小与执行元件的特性以及传动系统的参数有关。

通过合理调整参数和增加负载预补偏量，可以有效减小静态误差。

3. 动态特性：液压传动系统在运动过程中的响应特性。

液压传动系统的动态特性受到惯性、黏性、弹性等多种因素的影响。

三、液压传动系统的振动特性液压传动系统在工作过程中常常会发生振动现象。

振动不仅会降低系统的工作效率，还会对系统的稳定性产生不利影响。

1. 自激振动：液压传动系统中，当系统的励磁频率与固有频率接近时，会产生自激振动。

自激振动会导致系统的输出值出现明显的波动，严重时还可能造成机械损坏。

2. 强制振动：液压传动系统在接受外界激励时产生的振动。

强制振动频率正好等于外界激励频率，振动幅值取决于激励频率和系统的阻尼特性。

3. 耦合振动：液压传动系统由于部件之间的相互作用，可能会产生耦合振动。

耦合振动会导致系统的输出值与输入值之间不同步，影响系统的工作稳定性。

四、液压传动系统的稳定性分析稳定性是液压传动系统研究中的重要问题。

稳定性分析主要通过系统的根轨迹和频率响应来进行。

1. 根轨迹法：通过绘制系统传递函数的根轨迹，可以判断系统的稳定性。

当根轨迹全部位于左半平面时，系统是稳定的；当根轨迹有一个或多个位于右半平面时，系统是不稳定的。