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0引言
挖掘机属于多刚体复合运动，而且挖掘机各液压缸推力的计算涉及到几何关系换算，因此液压缸最大设计推力的计算是非常复杂的，目前多采用轨迹图法或根据几何约束条件建立力学方程组进行求解，但对于运动部件多于3个的机构，设计起来就要麻烦得多，并且设计工作不直观，设计结果也不尽人意。本文采用C0SMOSMotion对挖掘机进行了动态力学仿真。
1设计模型
利用拉伸、阵列、切除等功能，在SolidWorks中建立如图1所示的挖掘机主要零部件图。
根据同轴、共面等几何约束关系将各零部件装配起来，可以得到挖掘机的整机装配图，并根据仿真需要，将挖掘机调整到合适的初始姿势。如图2所示。
2激活插件
在安装完C0SMOSMotion后，需要在SolidWorks中点击工具、插件，在弹出的窗口中点选COSMOSMotion，将其激活。在左侧特征管理器中点选刚出现的motion浏览器，就可以进人COSMOSMotion进行分析了。由于是装配体，此时会弹出对话框询问是否根据装配关系自动添加约束关系，选"是"即可。
3力学仿真
(1)动臂液压缸受力分析
分析在图2中动臂运动时，动臂液压缸受力大小，此时斗杆、铲斗随动臂一起运动，需将斗杆液压缸、铲斗液压缸的运动部分附着在各液压缸的基座上，使这2个液压缸在仿真时不能伸缩。在铲斗上施加0.5t的重量，以模拟挖掘货物的重量。然后给动臂液压缸约束施以一定速度的沿Z方向的平移，注意运动方向，应使动臂向上升起，并控制仿真时间，使动臂能够运动到规定位置，然后分析在此过程中动臂液压缸驱动力幅值的大小，如图3(a)所示。在图2所示初始位置，液压缸受力最大为71276 N,随动臂的上升，受力逐渐减小，因此在设计时，可根据初始位置的受力来选取动臂液压缸。
(2)斗杆液压缸受力分析
分析在图2中斗杆运动时，斗杆液压缸的受力大小，此时动臂静止不动，铲斗随斗杆一起运动，需将动臂液压缸、铲斗液压缸的运动部分附着在各液压缸的基座上，使这2个液压缸在仿真时不能伸缩。在铲斗上施加0.5 t的重量，以模拟挖掘货物的的重量。然后给斗杆液压缸约束施以一定速度的沿Z方向的平移，注意运动方向，应使斗杆向下弯曲，并控制仿真时间，使斗杆能够运动到规定位置，然后分析在此过程中斗杆液压缸驱动力幅值的大小，如图3所示。由图3(b)可以看出，随斗杆的弯曲，受力先减小后增加，当斗杆完全弯曲到动臂下方时.液压缸受力最大为印871.2N,因此在设计时，可根据该位置的受力来选取斗杆液压缸。
(3)铲斗液压缸受力分析
分析在图2中铲斗运动时，铲斗液压缸的受力大小，此时动臂、斗杆静止不动。需将动臂液压缸、斗杆液压缸的运动部分附着在各液压缸的基座上，使这2个液压缸在仿真时不能伸缩。在铲斗上施加0.5 t的重量.以模拟挖掘货物的的重量。然后给铲斗液压缸约束施以一定速度的沿Z方向的平移，注意运动方向，应使铲斗向下弯曲，并控制仿真时间，使铲斗能够运动到规定位置，然后分析在此过程中铲斗液压缸驱动力幅值的大小，如图3所示。由图3(c)可以看出，随铲斗的弯曲，受力先逐渐减小后急剧增加.当斗杆完全弯曲到斗杆下方时，液压缸受力最大为28 542 N，因此在设计时，可根据该位置的受力来选取铲斗液压缸。
4结语
使用COSMOSMotion对挖掘机进行动态力学仿真.使液压缸的选择变得非常容易，由于COSMOSMation是SolidWorks的插件，因此在利用SolidWorks设计完毕后，不用退出，就可以立即进行力学分析和运动仿真，而且分析速度非常快，基本上不用等待，结果也非常直观，可以在仿真完后，再回放结果，观察每一个位置状态所对应的受力大小。特别是在分析后如果不满意，可以再转到SolidWorks设计状态，修改设计参数，而所做的修改会自动映射到COSMOSMotion中，这样在COSMOSMotion中就不必进行任何修改，直接再分析，大大节省了时间。而且分析结果可以输出为excel，这样也可以在excel中查看精确分析结果。
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