叉车门架系统轻量化设计与仿真分析

摘要

随着工业的不断发展，人们对能源的需求也越来越大，人类为此进行大量开采，造成了能源储量逐年降低，而节能降耗不仅可以直接延长能源使用时间，更是提高经济增长质量以及效益的重要途径。轻量化是目前机械工程领域的一个重要研究方向，其主要目的是在实现预定功能的前提下，最大限度的减轻重量,节省能源。由于工程机械的载荷一般较大，轻量化的应用可达到同等，甚至更好的效果，可以说轻量化设计的应用与机械工程行业的节能减排的实现息息相关。
　　本文以某型号叉车的工作装置为轻量化研究对象，进行了如下工作：
　　（1）运用三维实体建模软件PRO/ENGINEER对叉车工作装置的各个关键部分进行建模，并根据其装配关系进行装配，为后文的研究建立模型基础。
　　（2）结合静力学分析理论，选择有代表性的工况对工作装置进行系统深入的分析，确定各关键部件的受力情况。
　　（3）根据计算所得的载荷数据，应用Pro/E中的Mechanica模块针对各部件进行有限元静力分析，得到各部件在减重之前的应力与位移的分布云图。
　　（4）对应力分析结果进行研究，选择应力较小的地方进行材料的去除，利用Mechanica模块对相关尺寸进行优化，使其在满足使用的条件下尽可能多地减轻重量，并保存新模型。
　　（5）对减重后的工作装置整体进行模态分析，确定了其振动特性包括振型和固有频率，由此检验其性能状况。
　　通过本文研究，对该工作装置进行了轻量化研究，得出了一组可行的轻量化方案，整体质量减轻了6.18％，实现了预定目标5%。探索了在满足工作装置原有强度条件下叉车工作装置进行轻量化分析的方法，轻量化效果明显，从而达到节约能源、降低排放和成本的目的。

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1 绪论

1.1 研究背景与意义

1.2 国内外研究概况

1.3 本文研究内容及意义

2 工作装置的模型建立和力学分析

2.1 叉车门架的实体模型建立

2.2 本叉车性能与技术要求

2.3 叉车门架构件的受力计算

2.4 本章小结

3 门架系统各部件应力分析

3.1 有限元技术与有限元软件

3.2 货叉的有限元分析

3.3 叉架的有限元分析

3.4 内门架的有限元分析

3.5 外门架的有限元分析

3.6 本章小结

4 门架系统各部件的轻量化

4.1 轻量化

4.2 货叉轻量化

4.3 叉架的轻量化过程

4.4 内门架的轻量化过程

4.5 外门架轻量化优化过程

4.6 轻量化结果

5 门架系统的模态分析

5.1 模态分析理论

5.2 减重后叉车工作装置的模态分析

5.3 叉车受到的激励

6 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

参考文献

致谢