单斗液压挖掘机工作装置的动态特性分析
本文关键词：单斗液压挖掘机工作装置的动态特性分析 出处：《太原科技大学》2015年硕士论文 论文类型：学位论文
【摘要】：单斗液压挖掘机是一种重要的工程机械,被广泛应用在水利公路建设、港口机场建设、国防工事建设等土木工程中。挖掘机的工作装置是主要执行机构,其操作的灵活性、结构的合理性、可靠性、耐久性及动态特性是影响挖掘机工作性能的主要因素,因此,以上内容的研究对提高挖掘机的作业能力有着重要意义,尤其是动力学特性研究,对结构减振、疲劳受损等具有非常重要的指导意义,所以本文针对某型单斗液压挖掘机的工作装置进行了动态特性分析及结构设计的优化方法研究。首先,结合挖掘机的市场需求及存在问题,对国内外相关研究现状进行了综合分析。通过介绍挖掘机工作装置设计,从而引出相关的分析理论,来计算挖掘机工作装置的受力情况,确定有利于分析工作装置结构性能的几种典型工况。然后,根据有限元相关理论,以单斗液压挖掘机的实际参数为依据,利用三维制图软件PROE建立了工作装置的三维模型,并利用有限元分析软件ANSYS,对挖掘机工作装置进行了模态分析,得出前六阶的固有频率和振型,并且完成了工作装置的强度分析,得到三种危险工况下工作装置的的应力、变形分布情况。在结构设计的优化方法研究中,本文提出了一种分级递进的组合优化方案,即在一级优化阶段中,选用粒子群算法初步优化整体结构尺寸,二级优化则选用workbench进一步精确优化工作装置的结构,然后对两种优化的结果进行了有限元分析比较。有限元分析的结果验证了挖掘机工作装置的强度满足设计要求,固有频率得到提高,整体性能大幅度改善,使得该挖掘机工作装置的结构设计更加合理。
[Abstract]:Hydraulic excavator is a kind of important engineering machinery, is widely used in water conservancy construction of highway, port and airport construction, national defence construction in civil engineering. Excavator working device is the main executive body, the flexibility of operation, reasonable structure, reliability, durability and dynamic characteristics are the main factors influencing the excavator work, the performance of the above research result, it has an important significance to improve the excavator operation ability, especially the study of dynamic characteristics of structure vibration, fatigue damage has very important guiding significance, so the working device for a certain type of hydraulic excavator is studied the dynamic characteristics analysis and structure design optimization method first, with the excavator market demand and existing problems, a comprehensive analysis of the related research at home and abroad. Through the introduction of excavator working equipment The design, which leads to related theoretical analysis, stress calculation of excavator working device, to determine the typical working conditions for the analysis of working device structure and performance. Then, according to finite element theory, the actual parameters of hydraulic excavator based on the 3D model of working device is established by using 3D drawing software PROE and, by using ANSYS finite element analysis software for excavator modal analysis is carried out to obtain the first six order natural frequency and vibration mode, and completed the analysis of the working device of the strength of three kinds of stress dangerous working conditions of the device, the distribution of deformation. In the research on structural optimization method in design in this paper, the optimization scheme of a progressive classification, namely an optimization stage, using particle swarm algorithm to optimize the overall structure of initial size, two level optimization with workbench The structure further accurate optimization of working device, then two optimization results are compared with finite element analysis. The finite element analysis results verify the excavator strength meet the design requirements, the natural frequency is improved, the overall performance is greatly improved, the structure design of the working device of hydraulic excavator is more reasonable.
【学位授予单位】：太原科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TU621
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，本文编号：1380660
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