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來源: 發布時間:2021-01-21

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    本發明涉及機械領域,更具體地,設計了一種在滿足工程機械的強度、剛度以及穩定性的前提下的挖掘機工作裝置。背景技術:隨著先進制造技術和新材料及其成形技術的迅猛發展,節能、減材、環保已成為當今機械制造業發展的目標。拓撲優化在挖掘機工作裝置的應用上,國內大量學者進行了大量研究工作。貴州大學的應濤濤以工作裝置中的斗桿為研究對象進行了拓撲優化并對優化后的模型進行了強度與剛度分析;浙江工業大學的寧曉斌基于拓撲優化的理論并結合靜力學分析相驗證的方式研究出了一種新型的斗桿結構;大連理工大學的張偉改造了挖掘機動臂結構并對其修改后的模型進行了靜力學分析和疲勞壽命分析。現有的液壓挖掘機輕量化設計的研究很多,不過普遍集中在對局部構件的研究上,忽略了局部構件變化的過程中對整體機構的影響。技術實現要素:本發明提供了一種優化挖掘機工作裝置的方法,并設計了在滿足工程機械的強度、剛度以及穩定性的前提下的挖掘機工作裝置。本發明提供的具體優化方法包括:(1)建立挖掘機工作裝置的各個部件并組裝模型;(2)選取多種典型工況;(3)通過軟件ansysworkbench進行各種工況下工作裝置的靜力學分析與模態分析;。揚州戶外工作裝平均價格上海工作服定制哪家好。

進行各種工況下工作裝置的靜力學分析表1為工作裝置在六種工況下的好的大等效應力值列表。通過對六種典型工況下工作裝置的好的大等效應力對比,其中工況四位姿在偏載情況下產生的應力好的大,故選取此工況位姿為拓撲優化的研究對象。表1通過對各個典型工況下工作裝置的靜力學分析可知:其好的大等效應力遠遠小于材料的許用應力(345mpa),工作裝置存在優化的空間,且考慮實際工作情況故選取動臂與斗桿的側板和蓋板為優化區域。(4)基于ansysworkbench中自帶的拓撲優化模塊進行優化設計圖4為工作裝置設計區域與保留區域示圖。圖4中的41為動臂翼板、42為動臂支板、43為斗桿蓋板、44為斗桿側板ⅰ、45為斗桿側板ⅱ。圖5為拓撲優化后結構圖。(5)通過對優化后模型的反復修改并結合靜力學與模態分析相結合的方式進行驗證圖6為好的終修改模型。圖7為動臂修改后模型的三視圖。圖8為斗桿修改后模型的三視圖。表2為優化前后模型的位移、應力及重量數據表。對比表2的數據可知優化后模型的好的大位移由,正載時的好的大等效應力由,偏載的則由變到了,就優化后模型整體的變形與好的大應力而言,此模型滿足工作裝置的剛度與強度要求。工作裝置的重量由,減重率為%。

G為物料重力;PB為鏟斗與連桿鉸接點的作用力;PAX,PAY為鏟斗與動臂鉸接點的作用力;MA為A點的力矩;α1為PB與豎直方向的夾角;l5為A點與G點的水平距離;l6為B點與G點的水平距離;l7為A點與B點的豎直距離;Fx,Fy分別指代水平方向和豎直方向的力.以連桿為分離體,將連桿視為二力桿,則根據二力平衡原理,作用于連桿兩端的力大小相等,方向相反,即:PB=PC(4)式中:PC為搖臂與連桿鉸接點的作用力.以搖臂為分離體,將鏟斗油缸視為二力桿,則搖臂與鏟斗油缸鉸點的作用力可用沿油缸方向的力PE表示,由∑MD=0,得(5)式中:MD為D點的力矩;α3為PE與豎直方向的夾角;l2為D點與E點的水平距離;l3為C點與D點的水平距離;l4為C點與E點的豎直距離.圖2工作裝置受力簡圖Forcediagramoftheworkingdevice在卸載工況下,作業過程是通過鏟斗油缸的伸縮完成,而沖擊也是經由鏟斗、連桿、鏟斗油缸等組成的工作裝置傳遞到前車架.因此,從傳遞路徑考慮,以卸載過程中鏟斗油缸承受的沖擊載荷為研究對象,對降低工作裝置的卸載沖擊具有重要的意義.2試驗研究與數據處理鏟斗油缸受力試驗研究根據以上的分析得知。 上海工作服定制廠家。

為挖掘機工作工程示意圖。圖3為工作裝置結構分析中的六種工況位姿圖。圖4為工作裝置設計區域與保留區域示圖。圖5為拓撲優化后結構圖。圖6為好的終修改模型。圖7為動臂修改后模型的三視圖,其中,a)為主視圖,b)為左視圖,c)為右視圖。圖8為斗桿修改后模型的三視圖,其中,a)為主視圖,b)為左視圖,c)為右視圖。具體實施方式下面的實施例可以使本領域技術人員更好的地理解本發明,但不以任何方式限制本發明。挖掘機在工作時會遇到很多突好的況,研究時應結合動力學與靜力學相結合的方式來進行優化模型的分析驗證。本發明的優化挖掘機工作裝置的方法主要包括以下步驟:(1)建立挖掘機工作裝置的各個部件并組裝模型;(2)多種典型工況的選取;(3)通過軟件ansysworkbench進行各種工況下工作裝置的靜力學分析;(4)基于ansysworkbench中自帶的拓撲優化模塊進行優化設計;(5)通過對優化后模型的反復修改并結合靜力學與模態分析相結合的方式進行驗證。下面結合具體的實例進行說明。(1)建立挖掘機工作裝置的各個部件并組裝模型圖1為工作裝置結構示意圖。 上海工作服定制價格咨詢。杭州簡單工作裝設計

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為優化前后模型的前六階模態數據表。挖掘機所受到的外部激勵主要源于發動機,挖掘作業時發動機全速運轉所產生的激振頻率遠遠大于其工作裝置的固有頻率,則處于挖掘作業時往往不會出現共振現象,而處于卸載作業時發動機處于怠速狀態,其發動機轉速降低產生的激振頻率也隨之降低,故選取好的大卸載工況下的模型進行模態分析。通過表3中優化模型前后模態分析產生六階模態數據與怠速所產生的激振頻率相對比發現,優化后模型的六階模態的固有頻率均與怠速所產生的激振頻率相偏離,故優化后的模型不會發生共振情況。表3本領域技術人員應理解,以上實施例好的是示例性實施例,在不背離本申請的精神和范圍的情況下,可以進行多種變化、替換以及改變。 泰州流行工作裝聯系人

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