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《西安建筑科技大学》 2015年
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基于ANSYS挖掘机工作装置的有限元及疲劳寿命分析

张强军  
【摘要】:液压挖掘机是现代工程建设中常用的主要工程机械装备之一,在国民经济建设中占有着重要地位。工作装置是液压挖掘机动作的主要执行机构,在液压挖掘机作业过程中,工作装置由于直接受到各种复杂载荷的作用,且作业环境严酷恶劣,因此对工作装置结构设计的合理性、操作的方便性、使用的耐久性以及可靠性提出了更高的要求,同时它也直接影响着液压挖掘机的工作特性和使用寿命。液压挖掘机工作装置的强度和疲劳寿命满足工作环境要求是其结构设计是否合理的关键要素。本文从某一型号液压挖掘机作业过程中工作装置所处实际作业环境出发,建立了极端状态下液压挖掘机工作装置的受力分析模型,并对铲斗、斗杆以及动臂及整体工作装置的受力状况进行了理论计算,得到了工作装置工作状态下的极端载荷;运用ANSYS软件中APDL参数化语言,建立了液压挖掘机工作装置的三维实体模型,并针对极端载荷下工作装置应力与应变分布情况仿真模拟。通过理论分析以及模拟仿真,找出了工作装置结构强度的薄弱之处,并进行了结构优化设计;针对工作装置的危险点和危险区域的应力,对工作装置的疲劳寿命进行了仿真分析,仿真结果表明优化后的液压挖掘机工作装置的结构设计是满足工作要求的。研究成果已应用于实际型号的液压挖掘机工作装置的设计生产中,且表明可为液压挖掘机工作装置的设计提供重要的指导。
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