本文關鍵詞：XG958裝載機前后車架優(yōu)化設計及動力學分析

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【摘要】：裝載機是一種使用廣泛的工程機械，廣泛用于建筑、礦山、水電、橋梁、鐵路、公路、港口及國防工程中。裝載機車架一般包括整體式車架和鉸接式車架兩類。整體式裝載機車架是一個剛性的整體，通常是由鋼板經(jīng)過焊接而成。鉸接式裝載機車架通常由前車架和后車架組成，而前后車架是通過鉸銷鉸接在一起，，因此在水平面內(nèi)前后車架是可以相對轉(zhuǎn)動的。裝載機車架承載著整臺裝載機的大部分重量，在作業(yè)、行走過程中還會受到各組成系統(tǒng)作用的力和力矩，所以要求裝載機車架的強度必須滿足需求，而對裝載機車架進行強度分析是相當重要的。另外裝載機作業(yè)或行駛時，經(jīng)常受到?jīng)_擊載荷作用，因此還需對裝載機車架結構進行動力學研究。 首先根據(jù)廠方提供的資料在Pro/e中建立了XG958輪式裝載機車架的三維實體模型，并導入到有限元分析軟件ANSYS中創(chuàng)建有限元模型，運用ANSYS對其進行典型工況的整體受力分析，得到裝載機前后車架在各種工況下的應力分布。 根據(jù)應力分布特點，采用重量約束導重準則法對車架進行等強度優(yōu)化，確定了邊界條件和性能約束，選取了20個板結構厚度為設計變量，確定了前后車架的總重量為目標函數(shù)，得出了優(yōu)化結果，并對優(yōu)化結果進行了各種工況下的有限元分析。 然后對優(yōu)化后的前后車架分別進行了動力學模態(tài)分析，得到了車架的模態(tài)頻率和振型，得到前后車架的剛度情況，并對前后車架剛度較弱的結構進行了適當?shù)母倪M，結構改進后的前后車架的剛度得到明顯的提高，最后對改進后的前后車架激勵頻率進行了驗證。 本文通過對XG958輪式裝載機的前后車架進行結構分析和模態(tài)分析，取得了比較理想的優(yōu)化效果：不僅保證了結構的最大應力滿足了220Mpa應力約束，而且使車架結構的重量從原始結構的2471kg下降到2439kg，減輕重量32kg。另外，通過模態(tài)分析，保證了車架有足夠的剛度，避免了車架在工作中發(fā)生共振。
【關鍵詞】：前后車架 有限元模型 有限元分析 導重準則法 模態(tài)分析
【學位授予單位】：沈陽工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2013
【分類號】：TH243
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 緒論10-15
• 1.1 課題的目的和意義10-11
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-14
• 1.3 本課題的研究內(nèi)容14-15
• 第二章 有限元法和模態(tài)分析理論15-23
• 2.1 有限元法簡介15-16
• 2.2 模態(tài)分析理論概述16-20
• 2.2.1 模態(tài)分析理論的基本假設17
• 2.2.2 固有振動特性17-20
• 2.3 ANSYS 軟件簡介20-23
• 第三章 車架的等強度優(yōu)化設計23-32
• 3.1 等強度優(yōu)化數(shù)學模型23
• 3.2 導重準則法23-27
• 3.3 確定約束條件27
• 3.4 設計變量的選取27-29
• 3.5 確定目標函數(shù)29
• 3.6 優(yōu)化結果29-30
• 3.7 本章小結30-32
• 第四章 優(yōu)化前后裝載機車架應力情況分析32-55
• 4.1 前后車架的有限元分析32-36
• 4.1.1 前后車架有限元模型的建立32-34
• 4.1.2 確定車架所受載荷34-36
• 4.2 優(yōu)化前后裝載機車架有限元分析結果比較36-53
• 4.2.1 水平插入正載工況36-38
• 4.2.2 水平插入偏載工況38-39
• 4.2.3 傾覆掘起正載工況39-41
• 4.2.4 傾覆掘起偏載工況41-43
• 4.2.5 最大掘起力正載工況43-44
• 4.2.6 最大掘起力偏載工況44-46
• 4.2.7 動臂最大掘起力正載工況46-48
• 4.2.8 動臂最大掘起力偏載工況48-49
• 4.2.9 最大掘起力與水平插入正載聯(lián)合工況49-51
• 4.2.10 最大掘起力與水平插入偏載聯(lián)合工況51-53
• 4.3 本章小結53-55
• 第五章 前后車架的模態(tài)分析55-66
• 5.1 模態(tài)分析概述55
• 5.2 前后車架模態(tài)分析的基本過程55
• 5.3 模態(tài)提取方法55-56
• 5.4 建立前后車架的有限元模型56
• 5.5 前車架模態(tài)分析結果56-58
• 5.6 后車架模態(tài)分析結果58-60
• 5.7 前后車架結構改進60
• 5.8 前車架改進后模態(tài)分析結果60-62
• 5.9 后車架改進后模態(tài)分析結果62-64
• 5.10 利用模態(tài)分析結果對車架模型進行驗證64-66
• 第六章 結論66-67
• 參考文獻67-70
• 在學研究成果70-71
• 致謝71

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本文編號：877696