裝載機(jī)鋼圈參數(shù)化設(shè)計(jì)及有限元分析.pdf

1、“裝載機(jī)鋼圈優(yōu)化設(shè)計(jì)”課題是山東大學(xué)可持續(xù)制造中心和山東工程機(jī)械鋼圈廠合作的校企聯(lián)合科技攻關(guān)項(xiàng)目。 本文主要利用計(jì)算機(jī)CAD/CAE/CAM技術(shù)，研究開發(fā)裝載機(jī)鋼圈的參數(shù)化設(shè)計(jì)軟件，進(jìn)而通過對(duì)產(chǎn)品模型的有限元分析為“鋼圈優(yōu)化設(shè)計(jì)”提供必需的數(shù)據(jù)。 首先使用中端三維Solid Edge軟件建立裝載機(jī)鋼圈的三維模型，而后在熟悉直接作圖的基礎(chǔ)上用Visual Basic語言編程，開發(fā)了相應(yīng)的參數(shù)化設(shè)計(jì)軟件(DSR)。該軟件主要

2、利用VB做二次開發(fā)工具，通過編程語言調(diào)用Solid Edge的建模指令，只要輸入鋼圈的主要參數(shù)，即可計(jì)算得出鋼圈結(jié)構(gòu)的各項(xiàng)參數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)鋼圈的全自動(dòng)建模。該軟件具有界面友好，操作簡(jiǎn)便的特點(diǎn)，能夠?qū)崿F(xiàn)產(chǎn)品管理、參數(shù)化設(shè)計(jì)和有限元分析功能。不但可以對(duì)已有的零件進(jìn)行二維、三維參數(shù)化設(shè)計(jì)，而且還能對(duì)新零件實(shí)現(xiàn)參數(shù)化設(shè)計(jì)，具有較強(qiáng)的功能擴(kuò)展性。應(yīng)用此參數(shù)化設(shè)計(jì)系統(tǒng)，不僅能方便地開發(fā)多類產(chǎn)品，提高企業(yè)的創(chuàng)新能力和新產(chǎn)品研發(fā)能力，而且可以大大減輕設(shè)計(jì)

3、人員的負(fù)擔(dān)，減少大量的重復(fù)繪圖工作，提高產(chǎn)品的可定制性和產(chǎn)品設(shè)計(jì)速度，提高生產(chǎn)效率，并為鋼圈的結(jié)構(gòu)優(yōu)化提供了有利的工具。 車輪的幾何形狀復(fù)雜，受力情況難以確切描述，但是實(shí)踐證明車輪的應(yīng)力集中導(dǎo)致局部高應(yīng)力區(qū)是使車輪發(fā)生疲勞損壞的主要原因，可以通過改進(jìn)結(jié)構(gòu)局部幾何形狀和使用性能更好的材料的方法來延長(zhǎng)車輪疲勞壽命。所以本文的研究方法是根據(jù)車輪彎曲疲勞試驗(yàn)中的加載和約束邊界條件，建立車輪鋼圈的有限元模型，以快速發(fā)現(xiàn)局部高應(yīng)力區(qū)，為進(jìn)行

4、局部幾何形狀改進(jìn)，降低這些區(qū)域的應(yīng)力集中，延長(zhǎng)車輪的疲勞壽命創(chuàng)造條件。 本文從裝載機(jī)整體受力出發(fā)，分析了裝載機(jī)在極限正載、直行時(shí)極限偏載、轉(zhuǎn)彎時(shí)極限偏載等常見工況下的受力狀態(tài)，得出鋼圈的極限受力狀態(tài)。以轉(zhuǎn)彎時(shí)極限偏載工況為典型，對(duì)車輪鋼圈施加約束和載荷，運(yùn)用有限元分析軟件ABAQUS，結(jié)合受力模型進(jìn)行前置處理工作，通過有限元仿真模擬試驗(yàn)對(duì)鋼圈進(jìn)行有限元分析求解，得出鋼圈的應(yīng)力和位移云圖。通過分析應(yīng)力、應(yīng)變和安全系數(shù)，為進(jìn)一步優(yōu)化