CLG856型轮式装载机前车架结构载荷计算、有限元分析与优化设计

摘要

本文作者作为项目组主要成员完成了CLG856型轮式装载机前车架结构载荷计算、有限元分析与优化设计工程应用项目，本文是该项目的研究论文。 装载机是一种用途较广的施工机械，广泛应用于建筑、交通、水电、矿山及国防工程中，对加快工程建设、减轻劳动强度、提高工程质量、降低工程成本等方面发挥着重要的作用。 前车架是连接后车架、前车桥和工作装置的机构，是装载机的关键部件之一，其设计水平的高低直接影响到前车架性能的好坏，进而影响整机的性能如强度、刚度、可靠性及经济性指标等。有限元分析和优化设计是现代设计方法的主要内容，对装载机前车架进行有限元分析，研究前车架在各种工况下的变形和应力情况，继而对其进行优化设计，可以使得产品的结构和性能更趋完善。因此进行前车架的有限元分析和优化设计对装载 机设计具有重要作用。 本文通过我们提出的等效结构法对前车架结构在15种实际工况下所承受的载荷进行了准确的计算，为前车架结构建立了合理的有限元模型，在此基础上利用ANSYS软件对前车架进行准确的有限元分析，获得了15种工况下前车架结构的变形和应力分布。根据变形与应力分布特点，对前车架原始结构进行了形状布局优化，使得前车架结构的变形和应力分布更加均匀合理。 根据形状布局优化后的前车架的变形和应力分布，选择设计变量、约束条件和目标函数，建立结构优化设计数学模型；通过约束条件的包络化处理，使优化模型更加简便。采用ANSYS软件和导重法相结合的结构优化方法，对前车架结构进行了构件尺寸优化迭代计算，取得了出色的优化效果：不但使结构所有工况的最大应力从原始结构的355.535 MPa下降到218.027 MPa，满足了220 MPa的应力约束，而且使得结构重量从原始结构的1，537 kg下降到1，361 kg，减轻重量176 kg，减重11．45％，超额完成了厂方提出减重5％的优化设计指标。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：符号说明

第一章概述

第二章前车架载荷计算

第三章前车架的有限元分析

第四章前车架形状布局优化

第五章前车架构件尺寸优化数学模型与优化方法

第六章前车架结构优化设计计算

第七章优化后的前车架结构有限元分析

第八章总结及展望

参考文献

致谢

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