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轮式装载机工作装置建模及优化分析

孙曼丽  
【摘要】: 装载机工作装置作为装载机的工作机构,其性能的好坏更是直接影响整机的工作性能,进一步影响整机的工作效率,工作装置的设计水平直接决定着装载机的工作性能和市场竞争力。以前,工作装置的设计基本上还是沿用传统的类比法和作图试凑法,这种方法设计精度低、周期长,不易获得满意的设计方案。尽管在长期的设计中积累了一定的设计经验,但设计工作效率低下。因此,采用先进的设计方法对装载机工作装置进行分析研究变得日益重要。 本文通过深入研究装载机设计知识,进行机构设计。根据装载机参数要求,了解工作装置的运动规律,对工作装置运动过程中的平移性、自动放平性、卸料角进行运动分析;分析工作装置受力情况,对工作装置工作过程中铲斗、连杆、摇臂、动臂的受力情况进行计算分析。 利用CATIA三维建模软件,建立了装载机工作装置主要零部件的参数化模型,并把工作装置中的各个三维实体零件装配成工作装置,检查零件之间是否有干涉以及装配体的运动情况是否合乎设计要求。 利用CATIA中自带的有限元分析模块,直接进行动臂模型的静应力分析,省去模型在不同软件接口之间导入导出时所需的大量的模型修改工作,提高设计工作效率。经过求解计算,得到有限元分析的Von Mises应力云图,找到应力最危险区域,优化该位置的强度和刚度,降低应力集中或疏导应力集中的部位。对修改后的动臂几何模型再次进行有限元分析,得到符合设计要求的结果。 利用已经建立好的装载机工作装置三维模型,导入ADAMS环境中,进行工作装置系统的仿真。参数化模型,设立设计变量,通过施加约束条件,确定目标函数,进行模型的优化分析,得到铲斗平动性的优化曲线,大大降低铲斗摆动角度,改善铲斗平移性指标。 本文采用现代化的设计方法,改善传统的设计方式并大大提高工程设计人员的效率,对企业的产品开发具有指导性作用,能够带来更大的经济效益。


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