TH2506型伸缩臂叉装车伸缩臂的强度分析与优化设计

论文摘要

TH2506型伸缩臂叉装车是一款紧凑型伸缩臂叉装车,它将传统叉车的装卸功能与伸缩臂式结构相结合,可以快速换装多种作业属具,实现叉、铲、吊等多种作业功能,实现了一机多用,在农业生产的秸秆搬运、堆垛环节发挥了重要作用。本文以TH2506型伸缩臂叉装车伸缩臂为研究对象,应用工程力学知识分析计算了伸缩臂危险截面应力状况,并进行了强度校核；采用Solidworks数字化设计方法实现伸缩臂结构的参数化建模,结合有限元分析方法和Solidworks软件COSMOSWorks模块建立了伸缩臂结构的有限元模型,准确模拟了伸缩臂结构实际工况,分析了各工况下伸缩臂结构应力应变现象；对伸缩臂结构进行了应变电测实验,对伸缩臂结构多种工况下的受力情况进行分析；并通过理论计算与有限元分析结果的比较和应变电测实验与有限元分析结果的比较,验证了伸缩臂结构有限元模型的合理性；在此基础上使用COSMOSWorks模块的优化设计功能对Ⅲ级臂矩形截面尺寸进行了优化；最后对伸缩臂进行局部稳定性分析；本课题在保证伸缩臂结构安全性、稳定性的基础之上实现了该型伸缩臂叉装车伸缩臂的轻量化设计。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 伸缩臂叉装车发展概况研究
• 1.2 TH2506型叉装车在农业中的使用
• 1.3 伸缩臂叉装车伸缩臂结构研究
• 1.3.1 伸缩臂的结构形式
• 1.3.2 伸缩臂结构强度的研究
• 1.3.3 伸缩臂结构局部稳定性计算
• 1.4 有限元分析方法
• 1.5 课题的提出和研究内容
• 1.5.1 课题的提出
• 1.5.2 课题研究的主要内容
• 1.5.3 课题特色和创新之处
• 第二章 TH2506型伸缩臂叉装车伸缩臂结构强度校核
• 2.1 伸缩臂结构
• 2.2 工况的确定
• 2.3 约束与外载荷的确定
• 2.4 整体强度校核
• 2.4.1 确定危险截面
• 2.4.2 强度理论选择
• 2.4.3 危险截面特性计算
• 2.4.4 危险截面应力计算
• 2.4.5 强度校核与分析
• 第三章 TH2506型伸缩臂叉装车伸缩臂结构有限元分析
• 3.1 COSMOSWorks有限元分析技术
• 3.1.1 COSMOSWorks概述
• 3.1.2 COSMOSWorks分析步骤
• 3.2 伸缩臂有限元建模
• 3.3 工况1、2、3有限元分析求解
• 3.3.1 设定约束与载荷
• 3.3.2 网格划分
• 3.3.3 弯曲应力分析求解
• 3.3.4 剪应力分析求解
• 3.3.5 Von Mises应力分析求解
• 3.4 工况4、5、6有限元分析求解
• 3.4.1 设定约束与载荷
• 3.4.2 网格划分
• 3.4.3 弯曲应力分析求解
• 3.4.4 剪应力分析求解
• 3.4.5 Von Mises应力分析求解
• 3.5 有限元分析结果和理论计算结果的比较与分析
• 3.5.1 工况1、2、3数据
• 3.5.2 工况4、5、6数据
• 3.5.3 数据分析小结
• 第四章 TH2506型伸缩臂叉装车结构强度试验
• 4.1 应变电测法
• 4.2 试验准备
• 4.2.1 试验方法
• 4.2.2 应变电测系统的软硬件配置
• 4.3 试验过程及结果
• 4.4 应变电测法与有限元分析结果的比较与分析
• 4.4.1 工况1、2、3数据
• 4.4.2 工况4、5、6数据
• 4.4.3 数据分析小结
• 第五章 TH2506型伸缩臂叉装车伸缩臂结构截面尺寸优化设计
• 5.1 基于SolidWorks的尺寸优化
• 5.2 伸缩臂截面尺寸优化的数学模型
• 5.2.1 设计变量
• 5.2.2 约束条件
• 5.2.3 目标函数
• 5.3 伸缩臂参数化模型的建立与优化
• 5.3.1 Ⅲ级臂有限元法分析模型的建立
• 5.3.2 Ⅲ级臂优化模型的建立及计算结果
• 5.4 优化设计结果总结分析
• 5.4.1 组合变量分析
• 5.4.2 单变量优化分析
• 5.4.3 优化设计分析结果
• 第六章 TH2506型伸缩臂叉装车伸缩臂结构的局部稳定性分析
• 6.1 局部稳定性计算方法
• 6.1.1 压缩应力、剪切应力和局部压应力分别作用
• 6.1.2 压缩应力、剪切应力和局部压应力同时作用
• 6.1.3 板的局部稳定性许用应力和板的局部稳定性计算
• 6.1.4 均匀受压翼缘板不必验算局部稳定性的条件
• 6.2 Ⅲ级臂局部稳定性计算
• 6.2.1 优化前
• 6.2.2 优化后
• 第七章 总结与展望
• 7.1 总结
• 7.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 个人简介