基于ANSYS和Pro/E的WY22挖掘机工作装置的分析

论文摘要

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。本文以WY22挖掘机工作装置为研究对象,对其进行了有限元分析和动态分析。本文的主要工作有：首先,本文分析了挖掘机的市场需求和技术现状,提出了提高挖掘机产品质量的重要性和意义。通过挖掘机工作装置设计的分析技术介绍,针对挖掘机工作装置设计存在问题,引出了挖掘机工程分析的有关理论,阐述了有限元分析和运动仿真的方法和步骤。其次,本文对其动臂和斗杆进行了结构分析,采用ANSYS软件建立WY22挖掘机动臂和斗杆结构模型。根据动臂和斗杆的两种计算工况,建立动臂和斗杆力学模型。然后,根据实际情况确定了所用单元的类型和材料属性,建立了WY22挖掘机动臂和斗杆有限元模型；确定动臂和斗杆的边界条件以及铰孔处载荷的处理方式,并且施加边界约束和载荷；利用有限元分析软件ANSYS对WY22挖掘机动臂和斗杆结构强度和刚度进行了数值计算,得到各工况动臂和斗杆的应力、位移分布情况,对动臂和斗杆进行模态分析,得出其主要振型。同时对改进后的动臂和斗杆进行了分析计算,并对结果进行了比较。最后,利用三维设计软件Pro/E建立了WY22挖掘机工作装置的结构模型,并对工作装置进行了运动及动力分析,得到了铲斗运动速度、加速度和一些部件的受力曲线。有限元分析以及运动仿真的结果验证了WY22挖掘机动臂和斗杆结构强度满足设计要求,动臂和斗杆固有频率与挖掘机工作频率也不会引起共振现象,带筋板的动臂和斗杆更能满足设计要求。运动及动力分析证明WY22挖掘机工作装置运动设计合理。论文研究成果为下一步的WY22挖掘机工作装置的结构优化创造了条件。通过对WY22液压挖掘机的工作装置进行有限元分析和动态分析,以确定结构设计的合理性,进而使该装置结构设计达到国内先进水平。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 前言
• 1.2 国内外挖掘机的发展现状
• 1.2.1 国外挖掘机的发展现状
• 1.2.2 国内挖掘机发展概况
• 1.2.3 中国挖掘机行业的现状及前景
• 1.3 液压挖掘机发展方向
• 1.4 挖掘机工作装置存在问题
• 1.4.1 挖掘机工作装置的作业工况
• 1.4.2 挖掘机工作装置的失效形式和部位
• 1.5 论文的目的和主要工作
• 第2章 有限元法基础及Pro/ENGINEER简介
• 2.1 有限元技术的发展概述
• 2.2 有限单元法的基本思路及解题步骤
• 2.2.1 有限单元法分析计算的思路
• 2.2.2 有限单元法的解题步骤
• 2.3 ANSYS简介及功能特点
• 2.3.1 ANSYS简介
• 2.3.2 ANSYS的主要功能
• 2.3.3 ANSYS模态分析的有关理论
• 2.4 Pro/ENGINEER简介
• 2.4.1 Pro/ENGINEER特点
• 2.4.2 Pro/E Mechanism模块简介
• 第3章 WY22挖掘机工作装置分析及模型的建立
• 3.1 WY22挖掘机简介
• 3.1.1 主要技术性能指标
• 3.1.2 挖掘机系统组成
• 3.1.3 WY22挖掘机工作装置结构介绍
• 3.2 反铲工作装置工作原理
• 3.3 动臂
• 3.3.1 动臂的简介
• 3.3.2 动臂的结构简介
• 3.4 斗杆
• 3.4.1 斗杆的简介
• 3.4.2 斗杆的结构
• 3.5 WY22挖掘机工作装置的结构模型
• 3.6 WY22挖掘机工作装置的力学模型
• 3.6.1 动臂的力学模型
• 3.6.2 斗杆的力学模型
• 3.7 本章小结
• 第4章 WY22挖掘机工作装置的有限元分析
• 4.1 有限元模型建立及简化
• 4.1.1 单元选取及材料属性
• 4.1.2 划分网格
• 4.1.3 铰销外载荷的处理
• 4.1.4 边界条件处理
• 4.1.5 边界条件
• 4.2 动臂的静力学分析
• 4.2.1 动臂工况Ⅰ的静力学分析结果
• 4.2.2 动臂工况Ⅱ的静力学分析结果
• 4.3 斗杆的静力学分析
• 4.3.1 斗杆工况Ⅰ的静力学分析结果
• 4.3.2 斗杆工况Ⅱ的静力学分析结果
• 4.4 动臂的模态分析
• 4.5 斗杆的模态分析
• 4.6 本章小结
• 第5章 WY22挖掘机工作装置的动态分析
• 5.1 动态仿真简介
• 5.1.1 动态仿真的涵义
• 5.1.2 动态仿真的研究内容
• 5.1.3 机构动力学仿真的工作流程
• 5.2 WY22挖掘机工作装置的动态仿真
• 5.2.1 WY22工作装置模型的建立
• 5.2.2 定义驱动及运动模拟
• 5.3 WY22挖掘机工作装置动态仿真结果
• 5.4 本章小结
• 第6章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢