装载机工作装置的动力学仿真与有限元分析
[Abstract]:The strength and rigidity of the loader's working device are the important factors that directly affect the reliability and life of the whole machine, so its structure design has become one of the important contents of the overall design of the loader. Taking the working device of a loader as an example, this paper studies its motion, dynamic simulation and finite element analysis, and finds out the maximum force of the working device, that is, the eccentric loading mode. The distribution area of dangerous stress concentration under ground excavating condition is used as the theoretical basis to improve the structure of the working device, thus obtaining a more reliable structure. Perfect structural design scheme. (1) the working device of loader is digitally modeled and assembled by three-dimensional modeling software Pro/ENGINEER, and assembly animation is made and derived. (2) the working condition of the working device of loader is carried out. The external load analysis and calculation show that the insert resistance is 245391.81N, the excavating resistance is 361464.88N, the insertion resistance is 101039.57N and the excavating resistance is 148838.48Nunder the eccentric loading mode. The virtual prototype model of the working device is established by using the ADAMS simulation software, and then the motion, dynamics simulation and analysis of each operation step are carried out, and the motion and dynamics simulation animation are derived. The results show that in the working process of the bucket after 5 seconds, the lifting force of the rotary cylinder of the working device is always greater than that of the lifting cylinder, and the tipping will not occur, and under the condition of eccentricity external load, the force value of the working device component system is larger than that of the lifting oil cylinder. Under the condition of ground shovel, the force of each hinge point is the largest; the eccentric loading mode and the ground excavating condition are selected as the research objects in the finite element analysis plate; in the simulation result data, The maximum force acting on the lower hinge of the arm is close to 1500kN. (3) the simplified mechanical model of the moving member is established, and the mechanical analysis and calculation of the components of the working device are carried out by means of the mechanical calculation method. The stress value of each member is obtained under the condition of maximum force. From the results, the maximum force value of the lower hinge point of the arm is 1510.3kN, which is equivalent to the 1500kN result of the simulation results. The finite element static analysis of moving arm frame is carried out by using ANSYS finite element analysis software. It is obtained that the distribution of dangerous stress concentration occurs in the upper and lower parts of the eccentric side of the moving arm plate and in the inner surface of the hinge of the lift cylinder. The stress range is 632.32MPa-948.37MPa, and the stress value on the boundary position and support part of the frame beam has exceeded the yield limit of 345MPa, which is prone to fracture. The maximum displacement occurs at the lower hinge on the side of the large eccentric load, and the maximum deformation is 17.531 mm. (4) according to the results of the finite element analysis, an improved design scheme for the structure of the movable arm frame is proposed. The improved structure is analyzed again by finite element method. The results show that, in the improved structure, the maximum deformation at the lower hinge point of the front end of the arm plate is reduced to 11.9 mm, and the dangerous area of stress concentration in the upper and lower parts of the plate is obviously reduced. The stress value is reduced to 316.3MPa-623MPa, and the danger point of the welding position between the beam and the moving arm plate is completely disappeared, which verifies the rationality of the structural improvement design.
【学位授予单位】:西北农林科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TH243
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