大型装载机工作装置轻量化研究

发布时间：2017-09-06 21:18

  本文关键词：大型装载机工作装置轻量化研究

  更多相关文章： 工作装置 轻量化 优化设计 轮式装载机

【摘要】：工作装置作为装载机的重要部分，其结构和重量设计合理与否直接影响到整机的生产效率和油耗。为提高产品竞争力，国内装载机生产厂家纷纷研究各种节能新技术、新结构，尤其是工作装置轻量化设计成为了大型装载机结构设计的主要方向。 本文以徐工集团LW1200K轮式装载机的工作装置为例，进行了铲掘工况下的静力学分析，在此基础上对LW1200K工作装置动臂和铲斗进行了轻量化设计。新的工作装置较原有结构在节能方面有了较好的改进提升。 （1）建立了完整的LW1200K工作装置的参数化仿真模型，模型包括动臂、摇臂、拉杆、铲斗等。结合LW1200K在铲掘时正载和偏载工况对工作装置中的各个承载力部件进行了详细的分析计算，确定了各铰接点的受力，为新产品开发提供了设计依据。 （2）以LW1200K铲掘工况下的受力分析为依据，对LW1200K的工作装置进行了正载和偏载的有限元分析，得出其应力、位移场的分布状态。 （3）在相同工况下对动臂进行了优化，每台整机动臂的重量由1165.7kg减少到1026.4kg，减小了11%。 （4）利用轻量化材料对现有铲斗进行了轻量化设计，重量减小了750kg，在提高强度同时降低了铲斗总重量。 （5）对优化后的动臂模型进行相同工况下的有限元分析和模态分析，分析结果显示应力和位移均在允许范围内。表明轻量化设计的合理性。 （6）试验场实验。优化后的LW1200K在最大牵引工况下，进行铲掘实验。将动臂的六个应力测试点的应力数据与有限元分析结果进行对比，误差基本在10%以内，另外实验结果证明优化后的整车工作减少油耗1.92L/h，整车重量减少900kg，表明优化效果明显。
【关键词】：工作装置 轻量化 优化设计 轮式装载机
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TH243
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-15
• 1.1 大型装载机的国内外现状9-12
• 1.1.1 国外装载机发展现状9-11
• 1.1.2 国内装载机发展现状11-12
• 1.2 结构轻量化的发展现状12-13
• 1.3 本课题的提出及研究意义13-14
• 1.4 本课题的研究内容14-15
• 第2章 拓扑优化设计方法的分析15-25
• 2.1 拓扑学的发展15-16
• 2.2 结构拓扑优化的分类16-23
• 2.2.1 均匀化方法16-17
• 2.2.2 变厚度法17
• 2.2.3 ICM 法17-18
• 2.2.4 变密度法及其迭代式的推导18-23
• 2.2.4.1 变密度法的基本理论18-19
• 2.2.4.2 拓扑优化变密度法迭代算式推导19-23
• 2.3 拓扑优化应用的算法23
• 2.4 本章小结23-25
• 第3章 工作装置轻量化设计25-41
• 3.1 软件的简介25-28
• 3.1.1 HyperMesh 特点简介26-27
• 3.1.2 Optistruct 简介27-28
• 3.2 工作装置动臂静力学的实现过程28-37
• 3.2.1 动臂铲掘工况的力学计算29-31
• 3.2.2 建立模型及分析前处理31-32
• 3.2.3 优化前工作装置静力学分析32-34
• 3.2.4 动臂的优化模型的确定34-36
• 3.2.5 动臂的拓扑优化结果处理36-37
• 3.3 工作装置铲斗的轻量化设计37-39
• 3.4 本章小结39-41
• 第4章 优化结果的强度校核及验证41-53
• 4.1 优化后工作装置的静力分析41-45
• 4.2 优化后动臂的模态分析45-47
• 4.3 优化后工作装置强度的试验验证47-51
• 4.3.1 试验的主要量具、仪器47
• 4.3.2 试验原理及目的47-49
• 4.3.3 试验项目及相关数据对比分析49-51
• 4.4 本章小结51-53
• 第5章 全文总结及展望53-55
• 5.1 全文总结53
• 5.2 研究展望53-55
• 参考文献55-59
• 致谢59

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 杨国平;装载机新型工作装置设计的理论探讨[J];长沙交通学院学报;1999年04期

2 陈文坤,诸文农;装载机工作装置收斗稳定性分析[J];工程机械;1992年10期

3 夏兆沂;赵鹏;张涛;;装载机工作装置特性曲线实用问题分析[J];工程机械;2009年02期

4 王国彪;国外轮式装载机技术的发展现状[J];工程机械与维修;2001年03期

5 杨成康,张铁柱;装载机工作装置设计变量对性能的影响[J];吉林工业大学学报;1989年01期

6 戴文跃,梁昊;装载机工作装置的动力学仿真与综合优化设计[J];吉林大学学报(工学版);2004年04期

7 黄洪钟,姚新胜,周仲荣;基于满意度原理的装载机工作装置的多目标优化设计[J];机械工程学报;2003年05期

8 迟永滨,孙大刚;最优化设计控制方法及其在装载机设计中的运用[J];矿山机械;2001年02期

9 范文杰;徐进永;张子达;;基于双向渐进结构优化法的装载机动臂拓扑优化[J];农业机械学报;2006年11期

10 刘述学，金万钧，郭凌汾，南基信;装载机铲斗合理形状的试验研究[J];农业机械学报;1994年01期

，

本文编号：805496