大宽度大厚度稳定土摊铺机桁架结构有限元分析及优化

摘要

本文以某公司设计的大宽度大厚度稳定土摊铺机为研究对象，分析其结构特点，并在其最大的摊铺宽度和摊铺厚度下，对摊铺不同类型的稳定土混合料进行了工作阻力的分析和计算，根据对计算结果的比较得出摊铺石灰土时摊铺机的工作阻力最大。以最大摊铺宽度和厚度下摊铺石灰土作为极限工况，对大宽度大厚度稳定土摊铺机桁架结构进行受力分析，为桁架结构的强度分析提供基础。
　　论文基于ANSYS对桁架机身采用梁单元建立有限元模型，对其结构进行有限元分析分析。基于Solidworks建立牵引架和计量摊铺板的模型，将所建模型导入ANSYS中进行有限元分析。其中对牵引架分直线行驶和转向行驶两种工况进行有限元分析。有限元分析的结果表明：桁架机身整体的刚度和强度满足设计要求，而桁架机身位于中间部分杆件的应力较许用应力有较大的裕度值，可对机身中间位置杆件进一步优化；对于牵引架在直线行驶工况下刚度和强度满足要求，而在转向工况下以最大转向角转向时其最大应力接近许用应力，且变形较大，需对牵引架进行结构改进以满足强度和刚度要求；摊铺板的强度和刚度满足工作要求。
　　根据对大宽度大厚度稳定土摊铺机桁架机身有限元分析，在ANSYS中建立参数化模型，以桁架机身的体积为目标对桁架机身中间部分杆件进行尺寸优化。经过优化后的桁架机身的重量较优化前减轻了19％。根据牵引架的受力变形情况对其进行结构改进，改进后的牵引架在最大转向角的工况下，最大应力和最大变形均满足要求。
　　论文还对大宽度大厚度稳定土摊铺机整个桁架结构优化前和优化后分别进行了模态分析，为其工作过程中避免共振提供了依据。