幾種工程機(jī)械工作部件觸土曲面的微分幾何性質(zhì)及其減阻力學(xué)特性研究.pdf

1、工程機(jī)械的工作效率以及能量損耗與其工作部件的觸土曲面形狀有很大關(guān)系。工作部件觸土曲面的設(shè)計(jì)水平直接影響工程機(jī)械的減阻節(jié)能性能。為了優(yōu)化觸土曲面形狀，提高曲面的設(shè)計(jì)水平，從而降低工程機(jī)械的工作阻力和能源消耗，本研究探尋工程機(jī)械工作部件觸土曲面的內(nèi)蘊(yùn)幾何性質(zhì)與工作阻力特性的相互關(guān)系。本文選擇推土機(jī)推土板曲面進(jìn)行研究，探索兩者的關(guān)系。
　　對(duì)前期研究者在土槽試驗(yàn)中使用的推土板模型進(jìn)行數(shù)學(xué)建模。對(duì)切削角為50°、55°和60°的拋物線和仿

2、生曲線推土板模型曲面進(jìn)行測(cè)繪，建立6個(gè)曲面參數(shù)方程。為了加強(qiáng)理論對(duì)比性，增加了切削角為90°時(shí)的平板面推土板曲面參數(shù)方程。計(jì)算7個(gè)曲面的第一類基本量 E、F和 G，以及第二類基本量 L、M和N。通過研究推土板的工作阻力與函數(shù)E和L的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)了存在一個(gè)E和L值的較優(yōu)變化范圍使推土板工作阻力最小。切削角55°的推土板的 E值和 L值較優(yōu)，且工作阻力最小。
　　為了深入研究，設(shè)計(jì)了切削角為55°的拋物面、圓弧面、仿生面、擺線面、漸開

3、A面和漸開 B面推土板。同時(shí)，設(shè)計(jì)了切削角為90°的平板面推土板。對(duì)7個(gè)推土板曲面進(jìn)行數(shù)學(xué)建模，建立曲面參數(shù)方程。為了更深入地研究曲面幾何特性，增加表征曲面重要彎曲性質(zhì)的主曲率κn作為研究對(duì)象。計(jì)算7個(gè)推土板曲面的第一類基本量E、F和G、第二類基本量L、M和N以及沿準(zhǔn)線方向的主曲率κn。
　　利用 UG對(duì)7個(gè)推土板進(jìn)行三維建模；同時(shí)，對(duì)7個(gè)推土板與土壤的切削模型進(jìn)行三維實(shí)體建模。將建立的推土板與土壤的切削模型導(dǎo)入 ANSYS/LS

4、-DYNA中進(jìn)行前處理。然后向LS-DYNA求解器提交求解，進(jìn)行有限元分析。
　　求解完成后提交 LS-PREPOST，對(duì)結(jié)果進(jìn)行通用后處理分析。作出推土板前進(jìn)方向、鉛垂方向和推土板-土壤縱截面上的土壤應(yīng)力、應(yīng)變圖。并記錄應(yīng)力、應(yīng)變數(shù)據(jù)，作出折線圖。分析不同曲面推土板對(duì)應(yīng)的土壤應(yīng)力、應(yīng)變特性，以此評(píng)價(jià)推土板的性能。
　　利用 LS-PREPOST對(duì)仿真結(jié)果進(jìn)行時(shí)間歷程（History）后處理,得出推土板-土壤系統(tǒng)、推土板以及