本文關(guān)鍵詞：輪式裝載機(jī)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)虛擬仿真研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：輪式裝載機(jī)是用來將成堆物料裝入運輸設(shè)備所使用的一類建筑機(jī)械,經(jīng)常工作在大型施工工地或者露天礦場,作業(yè)地點多變、作業(yè)環(huán)境復(fù)雜,而它的結(jié)構(gòu)件又相當(dāng)復(fù)雜,因此它比較容易發(fā)生失效破壞。輪式裝載機(jī)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)是裝載機(jī)的主要受力部件,包括工作裝置、前車架、后車架和副車架。目前,對輪式裝載機(jī)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的虛擬仿真研究,主要集中在工作裝置的多體動力學(xué)仿真和關(guān)鍵零部件的有限元分析上,而它們二者是單獨進(jìn)行的。本文基于多體動力學(xué)和有限元理論,借助于Pro/E、ANSYS、ADAMS三款虛擬仿真軟件對輪式裝載機(jī)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)進(jìn)行運動學(xué)、動力學(xué)及有限元分析,并根據(jù)虛擬仿真結(jié)果對主要零部件作結(jié)構(gòu)改進(jìn)設(shè)計,為輪式裝載機(jī)理論研究和新產(chǎn)品開發(fā)提供依據(jù)。 本文首先介紹了所用到的基本理論,闡述了虛擬樣機(jī)技術(shù),在此基礎(chǔ)上引出了數(shù)字化功能樣機(jī)與機(jī)械系統(tǒng)動力學(xué)仿真的理論,并由此引入聯(lián)合虛擬仿真技術(shù)的理論,介紹了剛-柔耦合動力學(xué)理論,對本文用到的三款虛擬仿真軟件——Pro/E、ANSYS、ADAMS的數(shù)據(jù)接口做了介紹。其次分析輪式裝載機(jī)工作過程從而得到一個典型工作循環(huán),并研究了柔性體的界定及生成方法、冗余約束的處理、驅(qū)動的定義與載荷的施加,詳細(xì)闡述了剛-柔耦合虛擬樣機(jī)的建立過程。對結(jié)構(gòu)系統(tǒng)剛-柔耦合虛擬樣機(jī)進(jìn)行運動學(xué)仿真,得到了最大卸載高度及對應(yīng)卸載距離、鏟斗轉(zhuǎn)角、連桿機(jī)構(gòu)傳動角、轉(zhuǎn)斗機(jī)構(gòu)倍力系數(shù)等運動學(xué)參數(shù),并著重分析了鏟斗和動臂的動態(tài)性能；對結(jié)構(gòu)系統(tǒng)剛-柔耦合虛擬樣機(jī)進(jìn)行動力學(xué)仿真,得到正載和偏載兩種工況下主要鉸接點的受力歷程曲線。其中運動學(xué)仿真結(jié)果將直接指導(dǎo)具體設(shè)計,動力學(xué)仿真結(jié)果將為下一步有限元分析提供工況分析及載荷施加依據(jù)。然后在多體動力學(xué)分析結(jié)果的基礎(chǔ)上討論了主要零部件的最危險工況；介紹了有限元模型建立的關(guān)鍵技術(shù),主要包括單元選擇、網(wǎng)格劃分、約束及載荷的施加等；基于最危險工況,對關(guān)鍵零部件作了靜力學(xué)分析,其分析結(jié)果可以為關(guān)鍵零部件結(jié)構(gòu)改進(jìn)設(shè)計提供依據(jù)。最后針對上述虛擬仿真結(jié)果中確定的不合理結(jié)構(gòu),對結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的部分零部件進(jìn)行了改進(jìn)設(shè)計,并對改進(jìn)結(jié)構(gòu)重新分析,改進(jìn)后結(jié)構(gòu)受力情況明顯優(yōu)于改進(jìn)前結(jié)構(gòu),從而獲得了更加可靠的設(shè)計。 本文采用多體動力學(xué)與有限元相結(jié)合的方法,建立輪式裝載機(jī)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)虛擬樣機(jī),并對其進(jìn)行運動學(xué)、動力學(xué)分析,其結(jié)果為有限元分析提供工況分析和載荷施加依據(jù)；對結(jié)構(gòu)系統(tǒng)關(guān)鍵零部件進(jìn)行有限元分析,其結(jié)果為結(jié)構(gòu)改進(jìn)設(shè)計提供參考；針對虛擬仿真中的不合理結(jié)果,對關(guān)鍵零部件進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計,從而形成一個閉環(huán)的研究思路。文本的研究思路可以為工程機(jī)械的虛擬仿真及其結(jié)構(gòu)改進(jìn)設(shè)計研究提供參考。
【關(guān)鍵詞】：輪式裝載機(jī) 結(jié)構(gòu)系統(tǒng) 虛擬仿真 剛-柔耦合 動力學(xué)
【學(xué)位授予單位】：沈陽建筑大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：TH243
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-11
• 第一章 緒論11-17
• 1.1 輪式裝載機(jī)發(fā)展趨勢及研究現(xiàn)狀11-14
• 1.1.1 輪式裝載機(jī)發(fā)展趨勢11-12
• 1.1.2 輪式裝載機(jī)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)研究現(xiàn)狀12
• 1.1.3 虛擬仿真技術(shù)研究現(xiàn)狀12-14
• 1.2 本文技術(shù)路線14
• 1.3 本文主要研究內(nèi)容14-17
• 第二章 虛擬仿真技術(shù)及剛-柔耦合動力學(xué)簡介17-29
• 2.1 虛擬仿真技術(shù)簡介17-22
• 2.1.1 虛擬樣機(jī)技術(shù)17-18
• 2.1.2 數(shù)字化功能樣機(jī)與機(jī)械系統(tǒng)動力學(xué)仿真18-20
• 2.1.3 聯(lián)合虛擬仿真技術(shù)20-22
• 2.2 剛-柔耦合動力學(xué)簡介22-24
• 2.2.1 ADAMS柔性分析模塊介紹23
• 2.2.2 基本原理23-24
• 2.3 數(shù)據(jù)傳輸?shù)难芯?/span>24-28
• 2.3.1 Pro/E與ADAMS接口介紹26-27
• 2.3.2 ANSYS與ADAMS接口介紹27-28
• 2.4 本章小結(jié)28-29
• 第三章 輪式裝載機(jī)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)運動學(xué)與動力學(xué)仿真29-53
• 3.1 工況選擇29-30
• 3.1.1 典型受力工況29-30
• 3.1.2 一個典型作業(yè)循環(huán)30
• 3.2 輪式裝載機(jī)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)虛擬樣機(jī)的建立30-38
• 3.2.1 ADAMS中虛擬樣機(jī)的建立方法30-31
• 3.2.2 結(jié)構(gòu)簡化原則及方法31
• 3.2.3 裝載機(jī)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)各部件特性參數(shù)31-32
• 3.2.4 柔性體的界定32-33
• 3.2.5 柔性體的生成33-36
• 3.2.6 冗余約束處理36-37
• 3.2.7 輪式裝載機(jī)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)動力學(xué)模型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)37-38
• 3.3 驅(qū)動的定義與載荷的施加38-40
• 3.4 輪式裝載機(jī)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)運動學(xué)仿真40-44
• 3.4.1 最大卸載高度及對應(yīng)卸載距離分析40-41
• 3.4.2 鏟斗轉(zhuǎn)角分析41-42
• 3.4.3 連桿機(jī)構(gòu)傳動角分析42
• 3.4.4 轉(zhuǎn)斗機(jī)構(gòu)倍力系數(shù)分析42-43
• 3.4.5 結(jié)構(gòu)系統(tǒng)主要零部件動態(tài)特性分析43-44
• 3.5 輪式裝載機(jī)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)動力學(xué)仿真44-49
• 3.5.1 正載工況下主要鉸接點的受力歷程曲線44-47
• 3.5.2 偏載工況下主要鉸接點的受力歷程曲線47-49
• 3.6 動應(yīng)力分析49-51
• 3.7 本章小結(jié)51-53
• 第四章 輪式裝載機(jī)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)有限元分析53-73
• 4.1 彈性薄板有限元理論53-60
• 4.1.1 彈性薄板的彎曲53-58
• 4.1.2 矩形薄板單元58-60
• 4.2 工況選擇60-61
• 4.3 單元選擇及網(wǎng)格劃分61-63
• 4.3.1 單元選擇61
• 4.3.2 網(wǎng)格劃分61-63
• 4.4 約束及載荷的施加63-64
• 4.5 結(jié)果分析64-66
• 4.6 結(jié)構(gòu)改進(jìn)設(shè)計66-70
• 4.6.1 動臂結(jié)構(gòu)改進(jìn)設(shè)計66-67
• 4.6.2 搖臂結(jié)構(gòu)改進(jìn)設(shè)計67-69
• 4.6.3 后車架結(jié)構(gòu)改進(jìn)設(shè)計69-70
• 4.7 本章小結(jié)70-73
• 第五章 結(jié)論73-75
• 5.1 結(jié)論73-74
• 5.2 展望74-75
• 參考文獻(xiàn)75-79
• 作者簡介79
• 作者在攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文79-81
• 致謝81

【參考文獻(xiàn)】

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  本文關(guān)鍵詞：輪式裝載機(jī)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)虛擬仿真研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：313049