装载机前车架结构改进及关键焊缝焊接工艺研究

发布时间：2017-07-16 14:13

  本文关键词：装载机前车架结构改进及关键焊缝焊接工艺研究

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【摘要】：装载机前车架是连接后车架、前车桥和工作装置的机构，是装载机的关键部件之一，其设计水平的高低直接影响到前车架性能的好坏，进而影响整机的性能如强度、刚度、可靠性及经济性指标等。有限元分析和优化设计是现代设计方法的主要内容，对装载机前车架进行有限元分析，研究前车架在各种工况下的变形和应力情况，继而对其进行优化设计，可以使得产品的结构和性能更趋完善。因此进行前车架的有限元分析和优化设计对装载机设计具有重要作用。 本文通过对前车架结构在八种实际工况下所承受的载荷进行了准确的计算，为前车架结构建立了合理的有限元模型，在此基础上利用软件对前车架进行准确的有限元分析，获得八种工况下前车架结构的变形和应力分布。根据变形和应力分布特点，对前车架结构进行了形状布局优化，使得前车架结构的变形和应力分布更加均匀合理。 根据形状布局优化后的前车架的变形和应力分布，选择设计变量、约束条件和目标函数，建立结构优化设计数学模型，并对前车架结构进行了构件尺寸优化迭代计算，满足了220MPa的应力约束，而且使结构总重量从原始结构的1537kg下降到1361kg，减轻重量176kg，减重11.45%。 对于应力集中部位的焊缝，，我们需要更高质量的焊缝，以期减少焊接过程中产生的残余应力，降低事故风险。本文结合装载机前车架的机器人焊接工程实际问题，通过改变送丝速度、焊接速度、干伸长，记录电流电压值，固定其他焊接参数，按照设计的方案焊制实验试板。通过焊缝表面成形的检验、金相显微组织的观察、显微硬度的测试和拉伸试验的测试，从理论上分析了焊接参数对焊接效果的影响，在实践上评价与分析了焊接的质量，对焊接参数进行了优化，为生产提供了参考的依据。 使用机器人焊接装载机前车架10mm焊脚单面T形角焊缝时，应该选取送丝速度为13m/min，干伸长为24mm，焊接速度为0.45m/min，船形位置焊接。
【关键词】：装载机 前车架 结构优化 机器人焊接 工艺参数
【学位授予单位】：中国矿业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TH243;TG44
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-8
• 目录8-10
• Contents10-12
• 图清单12-17
• 表清单17-18
• 变量注释表18-19
• 1 绪论19-34
• 1.1 概述19-25
• 1.2 装载机生产使用现状25-27
• 1.3 装载机前车架国内外研究现状及发展概况27-28
• 1.4 结构优化设计28-30
• 1.5 选题的背景及意义30-32
• 1.6 课题研究的内容与方法32-34
• 2 装载机前车架载荷分析34-46
• 2.1 引言34
• 2.2 ZL50 型轮式装载机和前车架结构34-38
• 2.3 轮式装载机常见工况描述与载荷分析38-45
• 2.4 本章小结45-46
• 3 前车架结构的有限元分析46-59
• 3.1 引言46
• 3.2 前车架有限元模型46-49
• 3.3 前车架初始结构模型静态力学计算49-57
• 3.4 本章小结57-59
• 4 前车架结构优化设计及计算59-65
• 4.1 前车架形状布局优化59-60
• 4.2 前车架结构尺寸优化及计算60-63
• 4.3 本章小结63-65
• 5 优化后的前车架结构有限元分析65-74
• 5.1 优化后的前车架结构有限元分析结果65-73
• 5.2 本章小结73-74
• 6 关键焊缝焊接试验74-83
• 6.1 引言74
• 6.2 焊接实验材料74-76
• 6.3 焊接方法和试验设备76-78
• 6.4 实验方案78-81
• 6.5 焊接实验的实施81-83
• 7 焊接工艺分析83-95
• 7.1 硬度试验数据及分析83-84
• 7.2 拉伸试验数据及分析84-85
• 7.3 试样断口观察85-88
• 7.4 试样金相显微组织分析88-93
• 7.5 本章小结93-95
• 8 结论与展望95-97
• 8.1 结论95
• 8.2 展望95-97
• 参考文献97-101
• 作者简历101-105
• 学位论文数据集105

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 唐新华;;焊接机器人的现状及发展趋势(二)[J];电焊机;2006年04期

2 司立峰;潘颖;杨庆轩;;电弧焊机能耗研究现状及其发展[J];电焊机;2010年06期

3 夏旭新;;焊接机器人在工程中的应用[J];电焊机;2011年05期

4 李明,陈华,李晓刚,杨锦文,王凤平;低碳钢及焊缝硝酸盐露点腐蚀开裂研究[J];腐蚀科学与防护技术;2003年05期

5 陈长宏;王维斌;李鹏;;16Mn管线钢焊接接头性能试验研究[J];化工机械;2006年03期

6 李午申;我国合金结构钢的新发展及其焊接性[J];焊接学报;2001年05期

7 夏人伟,陈少军,黄海;一种结构优化的准解析法[J];航空学报;1997年03期

8 汪树玉,刘国华,包志仁;结构优化设计的现状与进展(续)[J];基建优化;1999年05期

9 朱兴元,楼征妙;H10Mn2焊丝锰含量对16MnDR埋弧焊接头低温冲击韧度的影响[J];机械工人(热加工);2004年04期

10 马骏驰;;先进焊接技术之智能化机器人焊接[J];科协论坛(下半月);2011年06期

本文编号：549043