多功能裝載機基于虛擬樣機的綜合仿真與優(yōu)化.pdf

1、裝載機是一種用途廣泛的工程機械，本文所研究的小型輪式裝載機是其中的一類，它能通過快速更換工作屬具來完成各種不同的工作任務(wù)。因此，除了工程中傳統(tǒng)工作任務(wù)，它還能在農(nóng)業(yè)、林業(yè)等行業(yè)中發(fā)揮各種作用。我國的裝載機行業(yè)經(jīng)過了幾十年的發(fā)展，中型機型發(fā)展良好，但小型裝載機生產(chǎn)廠家眾多，實力不等，許多企業(yè)由于應(yīng)用方法的原因，設(shè)計不能達到最優(yōu)，校核計算精度也不足。故采用一些現(xiàn)代設(shè)計方法來對小型多功能裝載機進行研究是十分必要的。
　　本論文研究的是某

2、企業(yè)生產(chǎn)的多功能小型裝載機包括前車架、后車架和工作裝置在內(nèi)的車體系統(tǒng)，對其進行虛擬樣機動力學(xué)仿真，有限元靜力學(xué)計算，工作裝置機構(gòu)學(xué)優(yōu)化，以及輕量化。通過查閱文獻，目前以裝載機為對象的結(jié)構(gòu)分析與優(yōu)化的工作，多數(shù)對工程用中大型裝載機進行，對類似小型多功能裝載機進行該類工作的較為少見，這是本文的創(chuàng)新點。論文詳細內(nèi)容見如下:
　　1)介紹了裝載機行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀，有限元理論、多剛體動力學(xué)理論、優(yōu)化設(shè)計理論，總結(jié)并分析了裝載機各種常見的工作裝

3、置機構(gòu)，包括不同的六桿機構(gòu)和八桿機構(gòu)，舉升平動性等相應(yīng)的性能指標，為后文研究準備理論基礎(chǔ)。
　　2)在三維建模軟件SolidWorks中建立裝載機車體系統(tǒng)模型，抽象裝載機工作中的典型工況，即工作循環(huán)中的鏟入、掘起、舉升動作，通過相應(yīng)的理論及經(jīng)驗公式計算各自的工作載荷。研究所用軟件之間的數(shù)據(jù)傳輸方法，使用parasolid中間文件格式進行數(shù)據(jù)傳輸。
　　3)將三維模型導(dǎo)入到ADAMS軟件中建立虛擬樣機模型，進行動力學(xué)仿真。獲取

4、了裝載機在一個工作循環(huán)下各個鉸點的受力歷程曲線，對應(yīng)樣機的位形定性分析了各個鉸點的受力曲線，根據(jù)大臂與前車架這一重要鉸點的受力峰值情況確定危險工況。并繪制了鏟斗擺動角度曲線，發(fā)現(xiàn)舉升平動性不夠理想，指出了優(yōu)化方向。
　　4)在Patran&Nastran軟件中對裝載機車體系統(tǒng)建立有限元模型進行靜力學(xué)分析，選取了正載鏟入、正載掘起、偏載鏟入、偏載掘起四種危險工況，獲得了整機的應(yīng)力云圖和位移云圖，以及各個零件的應(yīng)力云圖和安全系數(shù)，認為

5、大臂、前后車架和搖桿可以考慮減少材料，為探討輕量化的可能性做準備。
　　5)為準備系列化的可能性，為該裝載機的系列化產(chǎn)品使用的驅(qū)動橋橋殼進行有限元靜力學(xué)計算，判斷其安全裕量。按照標準及企業(yè)需求選取載荷進行計算。校核計算認為該橋殼安全裕度充足，可用于大型系列化產(chǎn)品中。
　　6)在ADAMS軟件中對裝載機工作裝置進行機構(gòu)學(xué)優(yōu)化，把舉升過程中鏟斗擺角降低了94.7％，效果明顯;并對結(jié)構(gòu)件通過修改尺寸減少材料進行輕量化設(shè)計，質(zhì)量下降