挖掘装载机装载工作装置动力分析、动态应力仿真研究及动臂结构拓扑优化

发布时间：2020-04-08 09:14

【摘要】：论文首先采用多体机械系统动力学与液压系统相结合的基本理论和方法,在多体系统分析软件ADAMS中建立了挖掘装载机装载工作装置多体机械系统和液压系统模型,分析了装载工作装置在液压系统驱动下工作的动力性能。其次采用多体系统与有限元分析相结合的方法,建立了完整的装载工作装置的刚—弹耦合体模型,分析了装载工作装置在地面铲掘、举升等工况下的动态应力,得到了弹性部件的应力时间历程和瞬时动态应力分布云图,并通过试验研究证明了该方法的正确性。分析结果为其疲劳寿命分析奠定了重要的基础。最后基于大型有限元软件ANSYS的二次开发语言APDL实现了渐进结构优化法和改进的渐进结构优化法——双向渐进结构优化法,并采用双向渐进结构优化法对动臂结构进行拓扑优化,得到了动臂合理的拓扑形状。总之,本文对挖掘装载机装载工作装置进行了系统、深入的研究工作,在工作装置的动态应力研究以及动臂结构拓扑优化方面有创新性成果,为产品设计、改进提供了依据。同时,本文提出的一些方法可以应用到其他工程结构的动力分析、动态应力研究以及连续体结构的拓扑优化中。本文对装载工作装置特殊八杆机构的研究结果作为厂校协作项目应用在山东临工工程机械厂产品的设计改进中,并投产获取了显著效益。
【图文】：

挖掘装载机,工作装置

同时具备装载、挖掘两种功能，是世界工业发达国家在20世纪80年代发展起来的产品[1,2]。它的用途十分广泛，，非常适合于市政建设，特别是挖沟铺设管线。挖掘装载机除了挖斗和装载斗外，还可以根据工程施工需要更换抓斗、松土器、起重叉、液压锤和扫雪器等多种工作装置以实现一机多用，因此可广泛用于筑路、基建、矿山、油田及农田水利建设、物料装载、各种建筑基础等，图 1.1.1 为装有各种工作装置的挖掘装载机。从结构上区分，挖掘装载机有两种形式：一种是带侧移架，另一种是不带侧移架。前者的挖掘工作装置可以侧移，挖斗收拢，运输状态时重心较稳，有利于装载和运输。其缺点是：由于结构上的限制，支腿多为直腿，支撑点在车轮边缘以内，两支撑点距离较小，挖掘时整车稳定性差（特别是侧移架移到一侧时）。这种形式的“两头忙”其功能重点是在装载方面，该机型欧洲生产较多。后者的挖掘工作装置不能侧移，整个挖掘工作装置可通过回转支座绕车架后部中心作 180°回转，其支腿为蛙式支撑，支撑点可以伸到车轮外侧偏后，挖掘时稳定性好，有利于挖掘能力的提高，其挖掘机构由于没有侧移架，造价相应也低。缺点是收斗时挖斗悬挂在车后部，外型尺寸长，运输和装载状态时稳定性差，对装载和运输有一定影响。此种机型功能重点是在挖掘上，它以美国生产居多[2]。

挖掘装载机,美国,福特

斯、福特、约翰·迪尔等公司也是生产挖掘装载机的主年后也开始生产铰接式挖掘装载机。世界上著名的英国 JCB 挖掘机有限公司是英国最上最早制成第一台挖掘装载机的公司。到 80 年代末，挖掘装载机的最大厂家。该公司生产 4 种型号的铰接界上 120 多个国家和地区销售了 59000 多台。该产品欧洲第一位。可以说该产品是北美以外的世界市场中最1990 年，世界上挖掘装载机的销售量为 48000~50JCB 销售 9000 台，福特为 7000 台，而约翰·迪尔和卡年世界市场挖掘装载机下降到 32000~41000 台，其中凯取得决定性进展，以 8000 台的销售量位居第二，JCB 位，福特和约翰公司分别以 5000 台左右列在第四、第挖掘装载机的产销量已跃居全球第一位了。1995 年，挖掘装载机市场需求量趋向快速增长。据求活
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2006
【分类号】：TH243

【引证文献】