论文摘要
推土装置是推土机的主作业装置,也是军用工程机械最主要的一种作业装置,可以完成推土、平整场地、清除障碍、抢修道路、构筑急造军路、开挖车辆、指挥部掩体、平底坑等多种工程作业任务。由于推土装置均布置在车辆的前部,其重量及前悬尺寸对整车的重心位置影响很大,如果布置不合理,会严重影响整车的机动性和通过性,装置各铰点布置的合理与否会影响到受力构件的结构尺寸、重量和作业性能;另外,作业性能所要求的结构尺寸与行驶视野和运输性要求的尺寸常常会发生矛盾,需要在设计中加以解决。根据军队型号项目研制的需要,本论文结合军内预先研究项目“推土作业装置优化设计及其控深技术研究”,通过研究提出推土装置设计和计算模型,提出完整的优化设计方法,本课题部分研究成果已在“995二期”某项目中得到应用。本文共分五章:第一章,通过分析推土装置优化设计的军事需求及国内外研究现状,综述了优化设计技术的现状,提出了论文的研究内容和方向,并提出了推土装置优化设计的方案和实现的技术途径。第二章,通过分析推土机典型作业工况、五种计算位置以及军用工程机械推土装置的结构形式、作业方式,提出了本论文优化设计的强度计算位置,机构设计的限制工况以及推土作业阻力计算等输入条件,在详细分析推土装置优化设计特点的基础上,规划了本文总体优化进程。第三章,针对推土装置机构优化设计涉及的四种工况,特别是前三种工况,优化变量间存在严重耦合的情况,本章采用基于虚拟样机的实验设计方法,利用ADAMS引入的Insight模块进行实验设计的集成,消除由优化变量相同带来的优化目标耦合问题,从而得出全局最优解。第四章,将推土装置结构优化分为铲刀优化和推架优化两部分进行。对于铲刀优化,在分析铲刀受力工况和最大载荷的基础上,对CAE模型进行了加载、求解,利用ISIGHT软件实现CAE分析、遗传算法的集成,重点优化了铲刀整体厚度和背板厚度,将铲刀重量减轻12.3%;对于推架优化,在对局部结构进行修改和优化后,利用ISIGHT软件实现CAE分析、Pro/E建模及遗传算法的集成,达到推架全局结构优化的目的,将推架重量减轻10.6%,总体结构优化达到了优化目标。第五章,总结了本文的主要工作,并且对后续工作进行展望。