滑移装载机车架有限元分析与优化设计

发布时间：2020-05-07 02:39

【摘要】：滑移装载机是一种能够原地360度转向的国际通用的多功能小型工程机械产品,特别适用于狭小场地的作业和一些小型工程。原地360度转向和多功能是滑移装载机的两个最显著的特点。在欧美发达国家,工作附具的持续开发已经在很大程度上增加了滑移装载机的用途,并且扩大了其对用户的吸引力。随着不断开发出的各种用途的工作附具,滑移装载机总能在一些新的领域一展身手。滑移装载机是全球工程机械市场上非常受青睐的产品之一,特别是在北美和欧洲等发达国家和地区。而在我国,滑移装载机还属于新兴产品,滑移装载机市场还处于培育和萌芽阶段,但其市场潜力将是极其巨大的。随着滑移装载机的性能特点和功能逐渐被市场所接受和认可,国内滑移装载机市场一定会迎来很好的发展机遇。滑移装载机的车架是滑移装载机的重要部件,是滑移装载机整机性能的基础。滑移装载机整机体型较小、结构紧凑,所以车架结构也较为复杂且紧凑,整机的所有零部件如发动机、驾驶室、动臂、油缸、覆盖件等都是以车架作为基础的。所以,滑移装载机车架的结构是否合理,强度是否满足作业工况,是一个很值得研究的课题。滑移装载机在实际作业过程中工况复杂多变、千差万别,我们不可能在计算机中完全模拟每一次作业过程并进行分析计算,既不现实,也没有必要。只需要根据滑移装载机的工作过程,选择载荷较大的典型工况进行计算分析即可。本课题参考了相关文献资料并选择了插入工况对称受力、插入工况极限偏载、掘起工况对称受力、掘起工况极限偏载、运输工况等一些典型工况进行了分析计算。本论文研究的对象是某公司的滑移装载机车架,它是由不同形状、不同尺寸、不同类型的零件所焊接而成的。由于此车架结构较为复杂,本课题采用的是先在建模工具比较强大的PROE中建立三维模型,然后输入ANSYS软件中进行分析的方法。三维建模采用了自下而上(Bottom-Up)的建模方法,即先进行单个零件建模,再组合成部件装配体,最后再由部件装配体和其他单个零件组合成整体车架模型。将PROE中建立的滑移装载机车架三维模型然后输入ANSYS软件后,首先进行了在插入工况对称受力、插入工况极限偏载、掘起工况对称受力、掘起工况极限偏载、运输工况前轮悬空、运输工况后轮悬空六个典型工况下的静力学分析,分析得到车架的最大应力为287.96MPa,小于300Mpa的许用应力,满足车架的强度要求;车架的最大位移为2.2105mm,出现在车架的后端顶部。在应力分布云图上还可以看出,两个肋板与横板连接处有明显的应力集中现象,并且出现在焊缝处,极易出现开裂,在以后的优化设计中这是最需要解决的问题。随后进行了滑移装载机车架的模态分析和谐响应分析。从谐响应分析结果可以看出,在频率为117HZ左右Y方向的振动最大,而其他两个方向的振动和Y方向相比较小。117HZ这一频率已经高于发动机的转动频率40HZ,不会引发共振,车架的动态性能良好。最后进行了车架等强度设计,优化后的车架减重了6%,达到了很好的效果。
【图文】：

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滑移装载机的结构及性能特点作为能适应狭小场地的紧凑机型，，滑移装载机不同于其他的工程机械独特的结构和性能特点。为了适应狭小的工作场地，滑移装载机普遍设凑，轴距较短，动臂支撑点在整车后上方；驾驶室位于两侧动臂之间跨越工作装置才能进入驾驶室内；发动机后置，纵向或横向布置，见图 JCB 的滑移装载机比较特殊些，其工作装置不同于普通的双臂布置驾驶形式，而是偏置靠右的单臂结构；它的驾驶室也不是中置前开门的形置左开门的结构，见图 1.2、图 1.3。

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所以，滑移装载机的发动机多选用排放达到美法规第三阶段标准和欧盟非机动设备排放第三阶段r（洋马）、Kubota（久保田）、Perkins（珀金斯）品，滑移装载机的燃油箱多是与车架焊接在一体的。机的传动系统是将动力装置经行走泵、行走马达提供，以驱动整车的前进和后退，以及转向。按照驱动形式和轮胎式两种。轮胎式滑移装载机是较普遍的机型载机多用于比较松软的地面，以获得较大的接地比压内很少使用，但国外各主机厂家都有此种机型，如图之间的形式，即在轮胎外加装整体履带，在适合轮胎，不安装履带，和正常的轮胎式滑移装载机一样工作载机才能正常工作的地质较软场合时，即可以变身为可以适应不同的作业环境和工况，更好地满足作业需求胎式滑移装载机的传动系统主要由大链轮、小链轮、胎等组成。四个驱动轮分别独立支撑在车架上。当两相同时，则直线行驶；若两侧轮胎转速不同或一边向转向；如果一侧轮胎向前与另一侧轮胎向后的转速相地 360 度转向。
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TH243

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