TTW30挖裝機工作裝置采用全液壓驅(qū)動。利用Pro/E對工作裝置進行三維建模，同時建立其虛擬樣機模型。針對挖裝機挖掘與扒渣作業(yè)工況，利用Por/E/Mechanism模塊對工作裝置進行運動仿真和動力學仿真，找出工作過程中工作裝置的極限工況。動力學仿真結(jié)果為工作裝置的工作機構(gòu)靜力學分析提供載荷依據(jù)，進而利用Pro/E/Mechanica對工作機構(gòu)進行強度校核與優(yōu)化設(shè)計。

　　隨著高速鐵路事業(yè)的快速發(fā)展，高速鐵路逐漸進入西部山區(qū)，隧道施工工程隨之增加，挖裝機在地下礦山、地下工程、水電涵洞、交通隧道等施工中已得到廣泛應(yīng)用。然而國內(nèi)的挖裝機并不完善，主要依賴于進口，針對這一現(xiàn)狀，某公司最新研制了TTW30挖裝機。它是一種全液壓驅(qū)動的整體式挖裝機，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)動原理與結(jié)構(gòu)

　　TTW30挖裝機的工作裝置共有14個動作，分別是:大臂伸出、斗桿伸出、擺動伸出、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。挖裝機工作裝置一般由幾個相互作用的部分組成:工作裝置支座、斗桿油缸、動臂總成、動臂油缸、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執(zhí)行裝置的機械，是挖裝機賴以完成工作任務(wù)的實體，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)將進行工作裝置的動力學分析，因此采用Pro/E的建模原則是:工作裝置建模嚴格細化，其他主體結(jié)構(gòu)盡量簡化。在三維建模時，首先按照已有的二維圖紙建立單個零件的三維模型，然后根據(jù)各個組成部分的裝配關(guān)系建立子裝配，最后進行總裝配。形成總裝三維圖如圖2所示。

圖2 三維總裝圖

4、總結(jié)

　　介紹了挖裝機工作裝置的動作原理，該機構(gòu)結(jié)構(gòu)緊湊、動作范圍廣、可控性性好。一般多自由度機構(gòu)運動過程的描述比較困難，作者利用Pro/E建立其三維樣機模型，同時對挖掘扒渣工況進行動力學仿真，驗證驅(qū)動油缸的選型合理;同時找出了挖掘扒渣過程中工作裝置極限工況，而動力學仿真結(jié)果為工作裝置的工作機構(gòu)靜力學分析提供理論依據(jù);最后利用Pro/E中的Mechanica有限元分析模塊，根據(jù)動力學仿真出的各關(guān)節(jié)受力數(shù)據(jù)，導入到Mechanica中進行靜力學分析，直觀得出兩構(gòu)件在兩種工況中極限工況點對應(yīng)的應(yīng)力應(yīng)變云圖，驗證構(gòu)件剛度與強度處于合理范圍;在此基礎(chǔ)上對兩個構(gòu)件進行優(yōu)化，在滿足最大應(yīng)力小于許用應(yīng)力的情況下進行結(jié)構(gòu)優(yōu)化，對兩構(gòu)件減重了0.32t，尺寸趨于合理，不會在計算理論載荷范圍內(nèi)出現(xiàn)破壞，提高了動臂與前臂設(shè)計可靠性。