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

1、輪式裝載機作為一種主要工程機械在國民經(jīng)濟建設(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。裝載機鏟斗是裝載機的主要工作裝置，傳統(tǒng)設(shè)計方法設(shè)計已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代設(shè)計的要求。 隨著計算機技術(shù)的發(fā)展而迅速發(fā)展起來的有限元法，是一種分析計算復雜結(jié)構(gòu)極為有效的數(shù)值計算方法。它先將連續(xù)的分析對象劃分為由有限個單元組成的離散組合體，運用力學知識分析每個單元的力學特性，再組合各個單元特性，形成一個整體結(jié)構(gòu)的控制方程組，通過計算

2、，得到整體結(jié)構(gòu)的位移場和應(yīng)力場等結(jié)果。有限元法的整個計算過程十分規(guī)范，主要步驟都可以通過計算機來完成，是一種十分有效的分析方法。 本文對ZL50裝載機工作狀況進行了分析，選取偏載和正載兩種工況。然后利用Pro/E建立鏟斗的實體模型，并導入到有限元軟件ANSYS中，對其進行應(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，而且偏載時應(yīng)力更大，為提高安全系數(shù)，對模

3、型提出了改進措施：在應(yīng)力較大的斗底部位焊接四塊加強板，側(cè)邊第一塊加強板距離鏟斗側(cè)邊為300mm，相鄰兩板距離為770mm，以增加斗底的強度。改進后的模型應(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。 運用有限元分析方法對裝載機鏟斗進行了拓撲優(yōu)化研究分析，以裝載機鏟斗整體質(zhì)量最小為目標函數(shù)，以裝載機鏟斗的斗壁、側(cè)板、耳板、側(cè)刀板、斗底加強板、主刀板、加強板的厚度為設(shè)計變量，經(jīng)過迭代優(yōu)化后，在滿足應(yīng)力約束的情況下，鏟斗的重量