本文關(guān)鍵詞：ZL30B型裝載機(jī)前車架結(jié)構(gòu)分析與優(yōu)化

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【摘要】：裝載機(jī)作為在工程機(jī)械領(lǐng)域保有量最大的產(chǎn)品,其廣泛應(yīng)用于礦石開采、道路橋梁修建以及水利水電建設(shè)等場(chǎng)所,在國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中發(fā)揮著重要的作用。裝載機(jī)一般使用在惡劣環(huán)境中作業(yè),并且經(jīng)常超載荷作業(yè)以及頻繁受到外界沖擊載荷。而裝載機(jī)前車架是連接工作裝置與后車架的橋梁,其設(shè)計(jì)性能好壞將直接影響裝載機(jī)使用穩(wěn)定性。因此分析前車架結(jié)構(gòu)在作業(yè)過程受力情況,提高前車架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)水平成為了裝載機(jī)發(fā)展中的一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)問題。本文以某廠ZL30B型裝載機(jī)前車架結(jié)構(gòu)為研究對(duì)象,通過有限元方法和現(xiàn)代優(yōu)化方法對(duì)前車架結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析與優(yōu)化,最終達(dá)到廠方所提出對(duì)前車架結(jié)構(gòu)重量降低8%要求。本文首先介紹前車架結(jié)構(gòu)與工作裝置之間力學(xué)關(guān)系,運(yùn)用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖法在X、Y、Z方向上分別對(duì)工作裝置各工況作業(yè)進(jìn)行載荷計(jì)算,為后期前車架結(jié)構(gòu)靜力學(xué)分析提供數(shù)據(jù)支撐。其次運(yùn)用Solid Works軟件對(duì)前車架結(jié)構(gòu)進(jìn)行實(shí)體建模,并導(dǎo)入有限元平臺(tái)對(duì)前車架結(jié)構(gòu)做靜力學(xué)分析,得出在各工況下應(yīng)力與位移變化云圖。然后通過分析云圖特點(diǎn),在對(duì)前車架局部結(jié)構(gòu)強(qiáng)度加強(qiáng)改進(jìn)后,運(yùn)用ANSYS Workbench平臺(tái)優(yōu)化模塊中實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)(Design of Experiments)對(duì)其進(jìn)行尺寸優(yōu)化設(shè)計(jì),并從大量設(shè)計(jì)點(diǎn)中分析提取出最佳數(shù)據(jù)組尺寸,構(gòu)成輕量化前車架結(jié)構(gòu),以達(dá)到降低前車架結(jié)構(gòu)重量8%的目標(biāo)。最后通過對(duì)輕量化前車架結(jié)構(gòu)做固有振動(dòng)特性和靜力學(xué)分析,以驗(yàn)證輕量化前車架結(jié)構(gòu)是否滿足設(shè)計(jì)要求。本文主要通過采用有限元分析手段對(duì)ZL30B型前車架結(jié)構(gòu)進(jìn)行初步分析與優(yōu)化探索,縮短了對(duì)前車架結(jié)構(gòu)改進(jìn)設(shè)計(jì)周期,并為后期裝載機(jī)整體結(jié)構(gòu)改進(jìn)提供參考數(shù)據(jù)與設(shè)計(jì)思路。
【關(guān)鍵詞】：前車架結(jié)構(gòu) 載荷計(jì)算 靜力學(xué)分析 尺寸優(yōu)化 固有振動(dòng)特性
【學(xué)位授予單位】：西華大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TH243
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 1 緒論8-16
• 1.1 引言8-9
• 1.2 工程機(jī)械國內(nèi)外研究現(xiàn)狀9-10
• 1.2.1 國外裝載機(jī)發(fā)展?fàn)顩r9
• 1.2.2 國內(nèi)裝載機(jī)發(fā)展?fàn)顩r9-10
• 1.3 有限元分析法基本思想10-11
• 1.4 有限元分析法彈性力學(xué)理論11-14
• 1.5 本課題研究的內(nèi)容14
• 1.6 各章節(jié)主要內(nèi)容14-16
• 2 裝載機(jī)前車架受力計(jì)算16-24
• 2.1 前車架結(jié)構(gòu)受力與工作裝置關(guān)系16-17
• 2.2 前車架受力計(jì)算方法17-21
• 2.2.1 工作裝置正載荷作業(yè)計(jì)算18-19
• 2.2.2 工作裝置偏載荷作業(yè)計(jì)算19-21
• 2.3 前車架受力計(jì)算結(jié)果21-23
• 2.4 本章小結(jié)23-24
• 3 前車架結(jié)構(gòu)輕量化設(shè)計(jì)24-47
• 3.1 基于前車架結(jié)構(gòu)輕量化建模24-25
• 3.2 車架有限元分析處理25-28
• 3.2.1 車架載荷的受力確定與約束25
• 3.2.2 對(duì)前車橋與鉸接銷處理方法25-27
• 3.2.3 材料定義與網(wǎng)格劃分方法尺寸選取27-28
• 3.3 前車架局部結(jié)構(gòu)改進(jìn)28-38
• 3.3.1 前車架有限元靜力學(xué)分析29-37
• 3.3.2 前車架結(jié)構(gòu)改進(jìn)37-38
• 3.4 基于ANSYS Workbench前車架輕量化38-46
• 3.4.1 結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)理論方法38-39
• 3.4.2 ANSYS Workbench優(yōu)化基本方法39-41
• 3.4.3 設(shè)計(jì)變量選擇41-42
• 3.4.4 約束條件確定42-43
• 3.4.5 目標(biāo)函數(shù)確定43
• 3.4.6 對(duì)前車架輕量化及選擇最優(yōu)解43-46
• 3.5 本章小結(jié)46-47
• 4 輕量化前車架模態(tài)分析與靜力學(xué)分析驗(yàn)證47-61
• 4.1 模態(tài)分析47-48
• 4.1.1 模態(tài)分析方法47-48
• 4.1.2 模態(tài)分析基本流程48
• 4.2 前車架輕量化后模態(tài)分析模型建立48
• 4.3 前車架輕量化后模態(tài)結(jié)果分析48-52
• 4.4 輕量化前車架靜力學(xué)分析與對(duì)比52-60
• 4.4.1 工況1-1傾覆掘起正載52
• 4.4.2 工況1-2傾覆掘起偏載52-53
• 4.4.3 工況2-1水平插入正載53-54
• 4.4.4 工況2-2水平插入偏載54
• 4.4.5 工況3-1最大掘起力正載54-55
• 4.4.6 工況3-2最大掘起力偏載55-56
• 4.4.7 工況4-1最大掘起力與剩余牽引力正載56
• 4.4.8 工況4-2最大掘起力與剩余牽引力偏載56-57
• 4.4.9 工況5-1動(dòng)臂最大掘起力正載57-58
• 4.4.10 工況5-2動(dòng)臂最大掘起力偏載58
• 4.4.11 工況6-1刮砂石正載58-59
• 4.4.12 工況6-2刮砂石偏載59-60
• 4.5 本章小結(jié)60-61
• 5 結(jié)論與展望61-63
• 5.1 結(jié)論61
• 5.2 展望61-63
• 參考文獻(xiàn)63-66
• 附錄A 工況受力與約束描述表66-69
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表論文及科研成果69-70
• 致謝70-71

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本文編號(hào)：1015320