多功能液压挖掘机工作装置设计与分析

摘要

随着国家经济建设蓬勃发展，挖掘机在城市基础设施建设及大型工程施工现场中发挥着日益重要的作用。挖掘机在市场上的需求量不断增加，但是随着挖掘机生产量的增加，出现了挖掘机功能单一、利用率低、经济效益减少以及在施工中存在动臂断裂等问题。为了解决这些问题，本文设计了多功能液压挖掘机工作装置，在原有挖掘功能的基础上，增加反铲，破碎，抓取等功能，提高挖掘机的利用率和经济效益。同时为防止动臂断裂，对动臂进行有限元分析及优化，保证工作装置能够满足强度要求。本文的主要工作包括以下几方面：
　　（1）在同类型挖掘机工作装置的基础上，对多功能液压挖掘机工作装置总体方案进行设计。将铲斗设计成三爪抓取型，同时增加破碎锤机构。然后计算出本设计工作装置中各部件主要几何参数并在典型工况下进行校核，验证选取参数的正确性，以及是否满足强度校核。
　　（2）结合上文设计出的工作装置几何参数值，利用SolidWorks软件搭建出多功能液压挖掘机工作装置的三维模型图，对其进行干涉检查及动态仿真，确保仿真模型的正确性。
　　（3）将多功能液压挖掘机工作装置的三维模型图进行格式转换后导入ADAMS软件。通过ADAMS软件在几何模型的基础上添加约束并施加外载荷，建立工作装置的虚拟样机模型，并对其进行运动学及动力学仿真，根据仿真结果分析是否满足实际工作需求。
　　（4）根据动力学仿真得到的受力曲线图获取有限元分析所需的最大载荷。通过ANSYS软件进行设置材料、划分网格、加载、求解计算等，对动臂进行强度分析，并对其进行了结构优化设计。
　　本文首先对多功能液压挖掘机工作装置进行总体设计，然后绘制三维模型图，对其进行运动学及动力学分析，最后对动臂进行有限元分析及优化，多功能液压挖掘机实现从设计建模到动力学仿真再到静力学分析及结构优化的全过程，本文的研究成果对多功能液压挖掘机的设计具有一定的参考价值。

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摘 要

Abstract

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Contents

1 绪论

1.1 课题研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 论文主要研究内容

1.4 本章小结

2.1 引言

2.2 工作装置的设计要求

2.3 几何参数的确定

2.4 工作装置的校核

2.5 本章小结

3 多功能液压挖掘机工作装置建模及仿真

3.1 引言

3.2 SolidWorks 软件简介

3.3 三维模型的建立

3.4 工作装置装配

3.5 工作装置模型干涉检查

3.6 工作装置运动仿真

3.7 本章小结

4 多功能液压挖掘机工作装置动力学仿真分析

4.1 引言

4.2 ADAMS 仿真软件的介绍

4.3 模型导入

4.4 添加约束

4.5 施加外载荷

4.6 检验模型

4.7 仿真结果分析

4.8 本章小结

5 多功能液压挖掘机工作装置有限元分析及优化

5.1 引言

5.2 有限元法概述

5.3 动臂的有限元分析

5.4 结构优化模型的建立

5.5 结构优化过程的实现

5.6 结构优化设计结果的处理

5.7 本章小结

6 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

参考文献

致 谢