正铲液压挖掘机工作装置动态特性分析

论文摘要

正铲液压挖掘机是工程机械的一种主要类型,广泛应用在房屋建筑、筑路工程、水利建设、农林开发、港口建设、国防工事等的土石方施工和矿山采掘工业中。液压挖掘机工作装置是完成液压挖掘机各项功能的主要构件,其结构的合理性直接影响到液压挖掘机的工作性能和可靠性。使用有限元方法来对液压挖掘机结构件进行强度和刚度分析,能够快速和比较准确地计算出其受力和变形情况。本论文对某公司生产的正铲液压挖掘机工作装置的有限元分析,具体内容如下:(1)鉴于Pro/Engineer软件建模的方便快捷性,在Pro/Engineer中分别建立了动臂、斗杆、铲斗和四个油缸的三维结构模型,并装配在一起(并保证装配体各个部件之间是无缝连接),然后导入到ANSYS中,赋予单元属性、材料属性,划分网格,建立了工作装置的有限元模型。(2)介绍了测试的原理和仪器,在测试的结果上,首先建立了挖掘机的数学模型,并探索实际挖掘过程中法向阻力和切向阻力的变化情况。(3)选择测试工况下挖掘阻力最大的姿态进行模态分析,从模态分析的结果中可以看出铲斗的变形量相对较大,说明它的刚度较低。在此基础上进行了工作装置的静力学分析和动力学分析,并比较了这两种分析结果对正铲液压挖掘机设计的影响,最后将动力学分析的结果与测试的结果进行了对比分析,验证了有限元分析的可靠性。论文的研究结果为改进挖掘机的设计、提高挖掘机工作的稳定性提供了理论基础。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 液压挖掘机的发展概况
• 1.1.1 国外发展概况
• 1.1.2 国内发展概况
• 1.2 对正铲液压挖掘机工作装置进行有限元分析的必要性
• 1.3 液压挖掘机有限元分析国内外现状
• 1.4 本课题的研究内容和技术路线
• 2 挖掘机工作装置的建模
• 2.1 Pro/Enginner 软件简介
• 2.2 液压正铲挖掘机模型的建立
• 2.2.1 工作装置模型的建立
• 2.2.2 装配正铲工作装置的三维零件模型
• 2.3 小结
• 3 有限元分析法的有关原理及在ANSYS 中的应用
• 3.1 有限元分析法简介
• 3.2 ANSYS 软件的简介
• 3.2.1 ANSYS 的三大模块
• 3.3 ANSYS 中相关单元的有限元原理
• 3.4 ANSYS 求解器的选择
• 3.5 工作装置的有限元模型
• 3.5.1 将Pro/Enginner 软件中的模型导入到ANSYS 中
• 3.5.2 工作装置的前处理
• 3.6 小结
• 4 挖掘机工作装置受力分析
• 4.1 引言
• 4.2 测试原理
• 4.3 测试仪器
• 4.4 测试结果
• 4.5 挖掘阻力的分析
• 4.5.1 挖掘阻力的数学模型
• 4.5.2 挖掘阻力的分析结果
• 4.6 小结
• 5 典型工况的模态分析
• 5.1 引言
• 5.1.1 模态分析的两种方法
• 5.1.2 有限元模态分析的理论
• 5.2 不同工况下有限元分析的结果
• 5.2.1 5-4-1-1 工况下的模态分析
• 5.2.2 5-4-1-2 工况下的模态分析
• 5.3 小结
• 6 工作装置的强度分析
• 6.1 引言
• 6.2 ANSYS 中动力学分析理论
• 6.3 工作装置的有限元分析
• 6.3.1 5-4-1-1 工况下有限元分析
• 6.3.2 与测试的结果比较
• 6.4 小结
• 7 结论与展望
• 7.1 全文总结
• 7.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• A. 作者在攻读学位期间发表的论文目录
• B. 作者在攻读学位期间取得的参与的科研成果