基于有限元法ZL50裝載機(jī)鏟斗強(qiáng)度分析與結(jié)構(gòu)優(yōu)化.pdf

1、輪式裝載機(jī)作為一種主要工程機(jī)械在國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中發(fā)揮著重要作用，其性能優(yōu)劣直接影響生產(chǎn)效率、使用壽命及操縱性能。裝載機(jī)鏟斗是裝載機(jī)的主要工作裝置，傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代設(shè)計(jì)的要求。 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展而迅速發(fā)展起來(lái)的有限元法，是一種分析計(jì)算復(fù)雜結(jié)構(gòu)極為有效的數(shù)值計(jì)算方法。它先將連續(xù)的分析對(duì)象劃分為由有限個(gè)單元組成的離散組合體，運(yùn)用力學(xué)知識(shí)分析每個(gè)單元的力學(xué)特性，再組合各個(gè)單元特性，形成一個(gè)整體結(jié)構(gòu)的控制方程組，通過(guò)計(jì)算

2、，得到整體結(jié)構(gòu)的位移場(chǎng)和應(yīng)力場(chǎng)等結(jié)果。有限元法的整個(gè)計(jì)算過(guò)程十分規(guī)范，主要步驟都可以通過(guò)計(jì)算機(jī)來(lái)完成，是一種十分有效的分析方法。 本文對(duì)ZL50裝載機(jī)工作狀況進(jìn)行了分析，選取偏載和正載兩種工況。然后利用Pro/E建立鏟斗的實(shí)體模型，并導(dǎo)入到有限元軟件ANSYS中，對(duì)其進(jìn)行應(yīng)力分析。從兩種工況等效應(yīng)力圖發(fā)現(xiàn)，在鏟斗邊耳板下部與鏟斗斗壁的結(jié)合處、鏟斗斗底以及主刀板與側(cè)立板的結(jié)合處應(yīng)力都比較大，而且偏載時(shí)應(yīng)力更大，為提高安全系數(shù)，對(duì)模

3、型提出了改進(jìn)措施：在應(yīng)力較大的斗底部位焊接四塊加強(qiáng)板，側(cè)邊第一塊加強(qiáng)板距離鏟斗側(cè)邊為300mm，相鄰兩板距離為770mm，以增加斗底的強(qiáng)度。改進(jìn)后的模型應(yīng)力明顯變小，特別是在原模型應(yīng)力最大處得到較好的改善。 運(yùn)用有限元分析方法對(duì)裝載機(jī)鏟斗進(jìn)行了拓?fù)鋬?yōu)化研究分析，以裝載機(jī)鏟斗整體質(zhì)量最小為目標(biāo)函數(shù)，以裝載機(jī)鏟斗的斗壁、側(cè)板、耳板、側(cè)刀板、斗底加強(qiáng)板、主刀板、加強(qiáng)板的厚度為設(shè)計(jì)變量，經(jīng)過(guò)迭代優(yōu)化后，在滿足應(yīng)力約束的情況下，鏟斗的重量