微型挖掘機(jī)工作裝置的有限壽命設(shè)計(jì)研究.pdf

1、微型挖掘機(jī)有回轉(zhuǎn)半徑小、作業(yè)空間小、機(jī)動(dòng)靈活及操作方便等優(yōu)點(diǎn)，在工程維護(hù)現(xiàn)場(chǎng)清理、園林建設(shè)及城市改造等工程中替代人工勞動(dòng)，發(fā)揮著巨大的作用。疲勞破壞是微型挖掘機(jī)工作裝置的主要失效形式，當(dāng)前國(guó)內(nèi)外對(duì)微型挖掘機(jī)工作裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一般采用靜強(qiáng)度設(shè)計(jì)方法，對(duì)工作裝置疲勞壽命設(shè)計(jì)研究較少，本文以微型挖掘機(jī)工作裝置為研究對(duì)象，對(duì)工作裝置進(jìn)行疲勞壽命分析和有限壽命設(shè)計(jì)研究。
　　 通過對(duì)微型挖掘機(jī)工作裝置的組成及其功能原理分析，擬定工作裝置的主

2、要技術(shù)參數(shù)，建立工作裝置的三維模型;采用D-H法對(duì)工作裝置進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析，計(jì)算出工作裝置各部件位置姿態(tài);通過對(duì)工作裝置進(jìn)行受力分析，得到各鉸接點(diǎn)的力學(xué)方程;對(duì)工作裝置關(guān)鍵部件進(jìn)行有限元強(qiáng)度分析，求得鏟斗、斗桿及動(dòng)臂的應(yīng)力分布及疲勞壽命薄弱位置。
　　 將挖掘機(jī)的工作過程離散為7個(gè)工況位置，對(duì)挖掘機(jī)各個(gè)工況位置進(jìn)行模擬分析，運(yùn)用CAD圖解法對(duì)工作裝置各個(gè)部件工況位置進(jìn)行尺寸參數(shù)查詢、載荷計(jì)算。通過對(duì)挖掘機(jī)各部件在這7個(gè)工況下的有限元

3、分析，求得各個(gè)部件的應(yīng)力應(yīng)變，建立疲勞危險(xiǎn)點(diǎn)的近似應(yīng)力應(yīng)變時(shí)間歷程。運(yùn)用局部應(yīng)變法對(duì)鏟斗、斗桿及動(dòng)臂進(jìn)行疲勞壽命估算。
　　 考慮經(jīng)濟(jì)性及維修性，計(jì)算出工作裝置的設(shè)計(jì)壽命。建立有限壽命優(yōu)化模型，采用響應(yīng)面法對(duì)動(dòng)臂進(jìn)行有限壽命設(shè)計(jì)。經(jīng)過有限壽命設(shè)計(jì)的動(dòng)臂在能滿足疲勞壽命要求下，質(zhì)量減輕16.6％，材料力學(xué)性能得到了高效利用。
　　 通過本課題的研究，將為微型挖掘機(jī)工作裝置的疲勞壽命估算及有限壽命設(shè)計(jì)提供方法指導(dǎo)，有助于挖掘