挖掘机动臂应力仿真分析与试验验证

论文摘要

随着国民经济的高速发展,液压挖掘机起的作用越来越大,挖掘机市场因此迅猛增长,独资和合资企业纷纷进入中国市场,使得挖掘机市场竞争愈来愈激烈。客户对挖掘机整机可靠性的要求也越来越高。工作装置是液压挖掘机的重要部件,对挖掘机性能有着十分重要的影响。而动臂又是工作装置的主要承载受力部件,动臂的设计更加关键,要使动臂得到可靠而又经济的结构尺寸和形状,就必须采用先进的设计手段。在这种情况下,计算机辅助工程CAE分析技术和软件就成为关键的技术要素。用CAE技术可以对工程和产品进行性能与安全可靠性分析,对其未来的工作状况和作业行为进行模拟,及早发现设计缺陷,并验证未来工程、产品功能和性能是否可用、可靠。在产品开发阶段,企业采用CAE技术对零部件或产品进行仿真,可在产品样机试制前发现产品缺陷,优化产品设计,极大降低产品开发成本,为新产品的成熟稳定和市场导入奠定了坚实的基础,从而大大地提高了企业的竞争力。本文提出作业仿真的方法,在不同工况和载荷组合下对动臂指定部位进行应力普查和工况归纳分析,然后根据分析结果,从中选出对结构强度影响最大的工况和载荷,作为下一步有限元分析的工况和载荷。本文还对动臂的结构进行仔细分析,确定了动臂有限元分析模型的简化方法以及约束和载荷的处理方法。本文最后通过试验测试对有限元分析结果进行验证,评价有限元分析的可靠度。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• Abstract
• 目录
• 1 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 研究背景
• 1.3 研究对象及课题来源
• 1.4 本课题国内外研究现状
• 1.5 本课题的研究意义和目标
• 1.6 课题的主要研究内容及拟解决的关键技术问题
• 2 液压挖掘机工作装置受力分析
• 2.1 反铲工作装置的结构和工作特点
• 2.2 工作装置运动轨迹分析
• 2.3 工作装置的设计要求
• 2.4 工作装置载荷分析和强度计算
• 3 有限元方法及相关软件介绍
• 3.1 有限元概述
• 3.2 有限元法起源
• 3.3 有限元常用术语
• 3.4 有限元具体分析过程
• 3.5 有限元程序实现过程
• 3.6 有限元分析软件介绍
• 4 动臂仿真工况与载荷确定
• 4.1 动臂仿真工况分析
• 4.2 动臂应力普查
• 4.3 工况归纳
• 4.4 铰点力载荷计算及转换
• 5 动臂应力应变状态有限元分析
• 5.1 动臂结构
• 5.2 动臂有限元模型的建立
• 5.3 单元格划分
• 5.4 约束和载荷的确定
• 5.5 材料特性及单元属性的确定
• 5.6 求解
• 5.7 结果后处理
• 5.8 动臂有限元分析结果
• 5.9 结论与建议
• 6 试验测试研究
• 6.1 引言
• 6.2 试验测试目的与内容
• 6.3 试验仪器组成
• 6.4 试验测试方法
• 6.5 试验测试过程
• 6.6 试验测试结果分析
• 7 全文总结
• 7.1 本文主要工作
• 7.2 本文创新点
• 参考文献
• 作者简历