装载机工作装置动力学仿真与有限元分析

发布时间：2017-03-18 21:03

  本文关键词：装载机工作装置动力学仿真与有限元分析，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：轮式装载机是一种典型的工程机械设备,在公路、铁路、建筑、矿山、水利、码头等工程建设中起着十分重要的作用。装载机常在各种复杂工况下工作,故其结构件容易破损而失效。工作装置作为轮式装载机的核心部件,其强度、可靠性和耐久性将直接影响到装载机的工作性能和工作效率。因此,本文采用先进的现代设计方法对装载机工作装置进行分析研究。首先,对轮式装载机工作装置的基本结构、作业方式和作业工况进行了研究,并对典型工况下的工作装置进行了外载荷计算及受力分析,为后续分析提供基础数据。利用三维建模软件Solidworks建立工作装置的三维几何模型。其次,介绍了多体系统动力学基本理论和方法,研究了装载机工作装置多体系统仿真模型的建立方法,利用ANSYS完成了部分零部件的柔性化,研究了模态中性文件的生成方法。利用多体系统动力学软件ADAMS建立了正载工况下以及偏载工况下工作装置的刚柔耦合模型,并分别对两个系统模型进行动力学仿真,得出正载和偏载两种情况下工作装置关键铰点的受力历程曲线,从而分析出装载机作业过程中的危险工况,为后续有限元分析提供依据。最后,利用有限元分析软件ANSYS,选取装载机作业过程中的六种典型工况,建立了工作装置的有限元模型,并对其进行静力学强度计算,得出各工况下工作装置总体结构及重要零部件的应力、位移分布情况,并得到各重要零部件在各个工况下的危险部位。通过对工作装置施加一定范围内的水平力和垂直力,得到构件不同受力状况下的应力分布情况,同时选取动臂上受力相对较大的几个位置,将各个位置应力与对应外载荷数据进行拟合,得到了相应的应力-外载荷关系,为后期试验载荷谱的编制提供参考。
【关键词】：装载机 工作装置 多体动力学 仿真 有限元 强度分析
【学位授予单位】：长安大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH243
【目录】：

• 摘要4-5
• abstract5-8
• 第一章 绪论8-16
• 1.1 课题背景及研究意义8-9
• 1.2 轮式装载机国内外发展现状及发展趋势9-11
• 1.2.1 轮式装载机发展现状9-10
• 1.2.2 轮式装载机发展趋势10-11
• 1.3 工作装置简介及国内外研究现状11-15
• 1.3.1 工作装置结构简介11-13
• 1.3.2 工作装置研究现状13-15
• 1.4 本文的研究内容15-16
• 第二章 装载机作业工况及工作装置受力分析16-30
• 2.1 装载机作业工况16-17
• 2.2 装载机铲掘物料的方法以及铲掘阻力的计算17-21
• 2.2.1 铲掘方法分析17-18
• 2.2.2 铲掘阻力分析18-21
• 2.3 工作装置受力分析21-28
• 2.3.1 计算位置的确定21
• 2.3.2 外载荷加载方式21-22
• 2.3.3 工作装置外载荷计算22-25
• 2.3.4 工作装置机构受力分析25-28
• 2.4 工作装置三维模型建立28-29
• 2.4.1 三维模型的简化处理28
• 2.4.2 三维模型的建立28-29
• 2.5 本章小结29-30
• 第三章 装载机工作装置刚柔耦合动力学仿真30-51
• 3.1 动力学仿真理论30-36
• 3.1.1 多刚体动力学基础理论30-34
• 3.1.2 多柔体动力学基础理论34-36
• 3.2 工作装置多体系统模型建立方法36-39
• 3.2.1 模型的导入及修改36
• 3.2.2 添加约束36-37
• 3.2.3 添加驱动37
• 3.2.4 工作装置仿真模型的检验37-39
• 3.2.5 施加载荷39
• 3.3 工作装置刚柔耦合模型的建立39-44
• 3.3.1 对称载荷工况下刚柔耦合模型40-43
• 3.3.2 极限偏载工况下刚柔耦合模型43-44
• 3.4 工作装置外载荷及驱动的施加44-46
• 3.4.1 工作装置外载荷的施加44-45
• 3.4.2 工作装置驱动的施加45-46
• 3.5 工作装置动力学仿真46-49
• 3.5.1 正载工况关键铰点受力分析46-48
• 3.5.2 偏载工况关键铰点受力分析48-49
• 3.6 本章小结49-51
• 第四章 装载机工作装置有限元分析51-81
• 4.1 有限元法概述51-52
• 4.1.1 有限元法求解步骤51-52
• 4.1.2 ANSYS软件简介52
• 4.2 工作装置有限元模型的建立52-57
• 4.2.1 液压油缸的模拟52-53
• 4.2.2 铰接的处理53-55
• 4.2.3 材料属性的设置55
• 4.2.4 单元选择55
• 4.2.5 网格划分55-57
• 4.2.6 边界条件及载荷施加57
• 4.3 工作装置的有限元分析57-74
• 4.3.1 正载插入工况有限元分析57-60
• 4.3.2 正载掘起工况有限元分析60-63
• 4.3.3 偏载插入工况有限元分析63-65
• 4.3.4 偏载掘起工况有限元分析65-68
• 4.3.5 动臂水平工况有限元分析68-70
• 4.3.6 动臂举升工况有限元分析70-74
• 4.4 装载机构件应力与外载荷的关系74-80
• 4.4.1 试验工况及应力位置的选取74-75
• 4.4.2 正载插入工况动臂应力与外载荷的关系75-77
• 4.4.3 正载掘起工况动臂应力与外载荷的关系77-80
• 4.5 本章小结80-81
• 结论与展望81-83
• 结论81
• 展望81-83
• 参考文献83-86
• 攻读学位期间取得的研究成果86-87
• 致谢87

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 曹超群;装载机工作装置虚拟样机的实现策略[J];矿山机械;2004年12期

2 张松青,刘庆,李勇峰;中原180-05型装载机工作装置运动仿真与动态显示的研究[J];河南机电高等专科学校学报;2005年02期

3 赵江鸿;装载机工作装置常见故障分析及排除[J];建筑机械;2005年02期

4 柴光远;田满洲;周炯;;小型装载机工作装置驱动缸的载荷计算[J];起重运输机械;2007年05期

5 成凯;廉伟东;李小改;;装载机工作装置可视化及参数化设计系统[J];中国工程机械学报;2007年02期

6 李远华;;装载机工作装置动力学特性的研究[J];陕西煤炭;2008年06期

7 张韧;;装载机工作装置压力失调故障排除[J];建筑机械化;2008年07期

8 林家祥;王理;郑世雄;;提高装载机工作装置卸载高度的一种设计方法[J];工程机械;2008年08期

9 李玉军;;装载机工作装置液压系统故障诊断[J];科技风;2010年07期

10 李美求;曾云;;装载机工作装置有限元强度分析[J];机电信息;2012年15期

中国重要会议论文全文数据库 前4条

1 贡凯军;陈宁;;装载机工作装置的数字化设计[A];农业机械化与新农村建设——中国农业机械学会2006年学术年会论文集（下册）[C];2006年

2 胡文刚;孙蓓蓓;高晔;张小委;;滑移装载机工作装置多体动力学仿真与优化[A];第五届中国CAE工程分析技术年会论文集[C];2009年

3 刘宪礼;霍冀豫;朱忠善;;ZL系列装载机工作装置液压系统故障分析与排除[A];2002年晋冀鲁豫鄂蒙川沪云贵甘十一省市区机械工程学会学术年会论文集（河南分册）[C];2002年

4 牛家强;徐晓慧;;基于Flash的装载机工作装置虚拟液压系统的研制[A];2012管理创新、智能科技与经济发展研讨会论文集[C];2012年

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 姚新胜;满意优化原理及其在机械工程领域中的应用研究[D];西南交通大学;2002年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 郭雪娥;小型装载机工作装置虚拟样机设计[D];中南大学;2006年

2 宋佰芝;装载机工作装置现代设计方法研究[D];华南理工大学;2012年

3 朱朝霞;装载机工作装置多体动力学分析[D];南京航空航天大学;2015年

4 彭丹;装载机工作装置动力学仿真与有限元分析[D];长安大学;2015年

5 王之新;装载机工作装置轨迹的自适应控制仿真研究[D];吉林大学;2009年

6 汪贞伟;装载机工作装置的优化设计与试验研究[D];吉林大学;2009年

7 郝荣富;基于电控铲斗自动平移的装载机工作装置优化设计[D];吉林大学;2009年

8 郑晖;装载机工作装置参数化3D建模及有限元分析[D];太原科技大学;2009年

9 孙曼丽;轮式装载机工作装置建模及优化分析[D];哈尔滨工业大学;2010年

10 刘振华;小型装载机工作装置与转向系统的分析与设计[D];西安科技大学;2010年

  本文关键词：装载机工作装置动力学仿真与有限元分析，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：255001