基于有限元法ZL50装载机铲斗强度分析与结构优化

发布时间：2020-11-04 05:58

　　 轮式装载机作为一种主要工程机械在国民经济建设中发挥着重要作用,其性能优劣直接影响生产效率、使用寿命及操纵性能。装载机铲斗是装载机的主要工作装置,传统设计方法设计已经不能满足现代设计的要求。 随着计算机技术的发展而迅速发展起来的有限元法,是一种分析计算复杂结构极为有效的数值计算方法。它先将连续的分析对象划分为由有限个单元组成的离散组合体,运用力学知识分析每个单元的力学特性,再组合各个单元特性,形成一个整体结构的控制方程组,通过计算,得到整体结构的位移场和应力场等结果。有限元法的整个计算过程十分规范,主要步骤都可以通过计算机来完成,是一种十分有效的分析方法。 本文对ZL50装载机工作状况进行了分析,选取偏载和正载两种工况。然后利用Pro/E建立铲斗的实体模型,并导入到有限元软件ANSYS中,对其进行应力分析。从两种工况等效应力图发现,在铲斗边耳板下部与铲斗斗壁的结合处、铲斗斗底以及主刀板与侧立板的结合处应力都比较大,而且偏载时应力更大,为提高安全系数,对模型提出了改进措施:在应力较大的斗底部位焊接四块加强板,侧边第一块加强板距离铲斗侧边为300mm,相邻两板距离为770mm,以增加斗底的强度。改进后的模型应力明显变小,特别是在原模型应力最大处得到较好的改善。 运用有限元分析方法对装载机铲斗进行了拓扑优化研究分析,以装载机铲斗整体质量最小为目标函数,以装载机铲斗的斗壁、侧板、耳板、侧刀板、斗底加强板、主刀板、加强板的厚度为设计变量,经过迭代优化后,在满足应力约束的情况下,铲斗的重量由1214.076kg降至1165.647kg,减少了48.429kg,减少了3.99%,节省了材料。
【学位单位】：山东理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2008
【中图分类】：TH243
【部分图文】：

与ANSYS等有限元分析软件具有很好的数据交换功能。而装载机铲斗形状非常复杂，如图卜1所示。为此，为了克服ANsys建立复杂模型能力不足的缺点，本文课题提出了图1一2所示的研究思路。使用pro尼建立装载机铲斗的几何模型，以IGEs格式将其导入有限元软件ANSYS中，在ANsys中建立有限元模型，然后对其进行强度分析和结构优化。一矛关一-一一一一伙、\、体小7口//么犷书伙、护图1一1铲斗结构简图1.斗齿2.主刀板3‘侧刀板4.斗壁5侧板6.加强板7.上挡板8.加固角钢9.铰接板10.加强板RRR。尼建 模模铲铲斗的有限元模型 型型求解 解解后处理理施施加载荷荷荷边界条件件件材料特性性 图1一2强度分析流程图1.4.2本文的主要研究意义本课题以装载机的铲斗为研究对象，分析其受力、变形情况并对其进行结构优化。铲斗是装载机的一个主要组成部分，在工作过程中，其运动与受力情况都比较复杂，这主要体现在:

与ANSYS等有限元分析软件具有很好的数据交换功能。而装载机铲斗形状非常复杂，如图卜1所示。为此，为了克服ANsys建立复杂模型能力不足的缺点，本文课题提出了图1一2所示的研究思路。使用pro尼建立装载机铲斗的几何模型，以IGEs格式将其导入有限元软件ANSYS中，在ANsys中建立有限元模型，然后对其进行强度分析和结构优化。一矛关一-一一一一伙、\、体小7口//么犷书伙、护图1一1铲斗结构简图1.斗齿2.主刀板3‘侧刀板4.斗壁5侧板6.加强板7.上挡板8.加固角钢9.铰接板10.加强板RRR。尼建 模模铲铲斗的有限元模型 型型求解 解解后处理理施施加载荷荷荷边界条件件件材料特性性 图1一2强度分析流程图1.4.2本文的主要研究意义本课题以装载机的铲斗为研究对象，分析其受力、变形情况并对其进行结构优化。铲斗是装载机的一个主要组成部分，在工作过程中，其运动与受力情况都比较复杂，这主要体现在:

2.4.2弹性力学的边界条件和圣维南定理(1)边界条件如图2一1对于三维问题的某一部分或某一点边界，几个方向(n=1，或2)给定的，而另外(3一n)个方向的位移是给定的，满足:S。口Sf二S(2一6)的力是此处S，Su，空间)。SF的意思不只是指物体表面上个电，还指各点的三个方向(对于三维
【引证文献】

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本文编号：2869723