机械式矿用挖掘机动臂结构优化设计研究

本文通过对机械式矿用挖掘机动臂结构工作装置以及各构件之间运动关系的分析,确定机械式矿用挖掘机动臂结构,根据实际应用情况,对动臂结构进行优化方案的设计,使其可以满足更多挖掘任务。     

挖掘装载机挖掘动臂开裂分析及措施

挖掘动臂是挖掘装载机里挖掘工作装置的主要构件,其结构独特,受力机制复杂,在实际使用过程中,由于其自身因素及工况条件的限制,常会发生开裂失效的故障。本文通过对挖掘动臂的结构及其受力的分析,有针对性地对挖掘动臂的结构形式进行优化,以弥补强度的薄弱区域,提升挖掘动臂的整体强度及稳定性。     

液压破碎锤动臂结构仿真分析研究

为了解决破碎机动臂在破碎过程中消耗率高和使用寿命较短的情况,通过力学分析确定了动臂结构在工作过程中的最大载荷点与危险应力截面,重点研究了动臂受到岩石等作业面的反弹作用力后整机的模态响应和应力分布。文章采用CAE分析技术,结合破碎过程中的载荷历程,对动臂结构进行模态分析与结构应力分析,求解工作过程中动臂的频响及应力分布,为动臂优化设计提供了依据,以指导动臂结构优化,提高其使用寿命。     

挖掘装载机动臂开裂影响因素及改进措施

挖掘装载机在实际作业中,因为挖掘动臂自身条件和工作范围的限制,经常会产生开裂等问题。通过分析挖掘动臂的结构和它的受力程度,优化挖掘动臂的结构形式,从而增强挖掘动臂的稳定性和整体强度。     

基于拓扑优化的装载机工作装置结构轻量化设计

基于拓扑优化对装载机工作装置结构进行轻量化设计,建立装载机工作装置的有限元模型,在五种工况下对工作装置进行有限元分析,得到应力云图,显示动臂的应力裕量较大。通过HyperWorks软件Optistruct模块建立动臂参数化模型,以质量最轻为目标函数,以动臂两侧板各单元相对密度为设计变量,以结构强度和刚度为约束条件,进行轻量化设计。结果表明,在满足结构强度和刚度的条件下,动臂的质量减轻19.25%。对优化前后的动臂实体模型进行模态分析,确认前六阶频率和振型变化不大,动臂的动态性能稳定可靠。     

液压挖掘机工作装置有限元分析

以某液压挖掘机工作装置为研究对象,针对现有动臂、斗杆独立简化分析存在的问题,基于斗杆挖掘工况对动臂进行应力测试。运用三维建模软件Catia以及有限元分析软件Hypermesh、Abaqus对工作装置整体进行几何建模与有限元结构应力分析,用实测应力值验证工作装置有限元模型的有效性。结果表明,实测应力与有限元计算应力变化趋势一致,反映了工作装置整体的静应力特性,为工作装置进一步结构优化设计提供了参考依据。     

考虑作业动态特性的挖掘机工装结构强度分析

为更准确地分析挖掘机工作装置结构动态强度,对挖掘过程中由结构变形、转动惯性、复合动作挖掘等产生的作业动态特性进行了分析,建立了综合考虑这些动态特性的工作装置刚柔耦合多体动力学模型.利用ADAMS和ANSYS对动臂和斗杆进行了结构强度的瞬态分析,应力分析结果与利用应变花进行实际测试,应力值之间的误差小于10%.说明综合考虑作业动态特性的瞬态分析结果,能够反映实际挖掘过程中的应力变化情况,从而为工作装置的结构设计和优化提供有效的参考依据.     

液压挖掘机动臂内部筋板的拓扑优化设计

分析了液压挖掘机的典型工况及受力情况,并在铲斗挖掘工况下对其动臂进行了有限元计算。针对动臂内部筋板的布局,提出了一种箱型结构内部加强筋的布局优化方法,并基于渐进结构优化方法(ESO),对内部筋板的布局进行了拓扑优化,快速简便地确定了箱型结构内部加强筋的布局。对比优化前后有限元分析结果表明,此方法能够减小结构最大等效应力并减少高应力区。用试验验证了此方法的有效性和实用性。     

装载机动臂受均载和偏载时的有限元分析

建立了与实际动臂相吻合的简化模型,在典型载荷工况下,通过ANSYS软件对动臂进行静态结构分析,得到动臂的应力、变形分布。分析的结果可以作为装载机动臂设计时结构优化的依据。     

基于BP神经网络的挖掘机动臂应力预测

针对挖掘机动臂结构优化过程中需要反复调用ANSYS有限元软件,导致应力强度控制难度大、优化过程繁琐且效率低下的问题,提出一种基于BP神经网络预测动臂应力的方法。通过在挖掘机动臂结构优化设计软件中设定截面选取规则,选取应力普查的截面导出截面应力样本,并在MATLAB中运用BP神经网络建立挖掘机动臂应力预测模型。以中小型挖掘机动臂为例,建立基于动臂应力普查的约束,获取应力预测样本,运用建立的神经网络预测模型对动臂应力进行预测。结果表明,网络预测应力值与实验数据吻合且误差小于6.80%,建立的预测模型能提高动臂结构的优化效率。     

动臂结构设计参数对智能优化约束处理的影响

挖掘机动臂结构设计参数的表达形式直接影响智能优化约束模型的形式,常用的动臂结构设计参数的表达形式,为避免优化过程中几何形状约束处理耗时长等问题,采用基于规则和特征矩阵的几何形状分类约束模型,模型表达形式十分繁琐,通用性差。在分析不同动臂结构设计参数的表达形式,改变动臂结构设计参数,其参数化建模中改变动臂结构设计参数所产生的动臂结构几何形状的可行性分布规律的基础上,提出一种新的动臂结构设计参数表达形式,可简化动臂结构几何形状约束的表达方式,无需建立复杂的几何形状分类特征矩阵约束模型,提高约束处理速度。同时新的结构设计参数表达形式下的设计参数变量不仅对优化目标和应力约束的综合灵敏度更好,而且可提高动臂结构应力预测模型的通用性和预测精度。实例优化证明了该动臂结构设计参数的表达形式的优越性。     

基于相似应力特征分布的挖掘机动臂应力预测模型

针对现有挖掘机动臂结构的应力神经网络预测模型通用性低的问题,提出一种基于动臂的相似应力特征分类的方法,对分类的样本分别建立神经网络预测模型。以中小型挖掘机双液压缸鹅颈式动臂为例,采用分层抽样的方法得到分析样本,构建基于样本分类的应力特征相似分类模型,实现样本相似应力分布的分类,并对各类分别建立通用性更强的动臂应力预测模型,实现优化约束处理体系中快速准确预测应力,提高动臂结构优化设计效率。     

基于遗传算法的轮式挖掘机折叠动臂轻量化设计

以某型轮式挖掘机折叠动臂工作装置为研究对象,针对其工作要求和工况特点对动臂结构进行分析,以质量最小为目标函数,依据强度、刚度等性能要求构建优化数学模型。考虑约束非线性规划问题的特点,采用遗传算法进行参数优化,以所得参数建模导入ANSYS软件进行应力分析。所得结果表明,此方法能有效的减轻前动臂质量,达到轻量化设计的预期目标。     

折臂式随车起重机动臂轻量化设计

动臂是折臂式随车起重机的重要部件,其设计质量直接影响整机的工作可靠性。为实现动臂轻量化设计,提出了基于有限元技术与拓扑优化方法相结合的折臂式随车起重机动臂快速设计方法。通过该设计方法最终得到优化后的动臂拓扑结构及应力分布。结果显示:优化后的最大应力符合设计要求,而质量较优化前降低15.1%,验证了该方法的实用性和有效性,同时表明了该轻量化设计方法在机械产品设计中具有很好的使用价值。     

应用ABAQUS的液压挖掘机动臂有限元分析

液压挖掘机动臂是完成液压挖掘机各项功能的主要构件,其结构设计的合理性直接关系到液压挖掘机的工作性能和可靠性。基于有限元分析方法的液压挖掘机动臂结构分析是保证液压挖掘机动臂结构设计合理性的前提,以某型液压挖掘机(20t级)为研究对象,应用有限元分析软件ABAQUS对其动臂进行有限元分析,求得危险工况下该动臂的应力云图与位移云图,通过云图分析动臂的强度和刚度,为动臂的设计和试验提供参考。     

装载机

挖掘装载机是一种新型工程机械,其装载工作装置是特殊八杆机构。模拟了动臂油缸、翻斗油缸模型和工作装置的有限元模型,对工作装置在正载及偏载工况下进行有限元分析,得出动臂应力分布区,为产品改进设计提供依据。     

装载机动臂设计及其有限元分析

以ZL50轮式装载机工作装置动臂为研究对象,计算动臂铰点和确定动臂结构形式,完成了该装载机的动臂设计,建立动臂三维实体模型。分析动臂不同工况,利用ANSYS对其进行有限元分析。获得结构的应力分布云图及变形云图,指出了动臂中的危险点和应力集中。     

液压挖掘机动臂结构优化设计

研究基于UG/ANSYS的液压挖掘机动臂结构优化设计方法.以斗山某中型液压挖掘机为研究对象,借助UG软件完成工作装置、回转装置和行走装置3部件参数化建模并装配.分析计算典型危险挖掘工况下动臂各铰点的受力,利用ANSYS软件进行静力学分析,针对薄弱部位及应力集中问题,优化动臂局部结构.仿真结果表明:在危险工况下,优化后动...     

基于Workbench的装载机工作装置的优化分析

运用Ansys Workbench对装载机的工作装置进行结构分析,绘出工作装置的应力图;运用Design Exploration功能得出工作装置尺寸参数与最大等效应力的关系,并得出最优值。结果表明:在工作装置工作过程中,动臂前端应力是最大的,对动臂前端尺寸参数进行优化设计后,可在不增加动臂质量的前提下最大限度降低最大等效应力。AWE优化分析可以得出最优设计值,为后续工作装置的设计提供快速、有效的方法。     

挖掘机实际挖掘仿真及动臂结构改进

挖掘机作为重要的工程机械,广泛的应用于各个领域,在土石方工程中起着举足轻重的作用。工作装置是挖掘机的重要组成部分,直接参与挖掘工作,其结构的强度、刚度对挖掘机整体性能有着重要的影响。采用ANSYS软件中APDL语言建立有限元模型,将阻力系向切削刃合成,运用雅克比矩阵法建立挖掘机阻力计算模型,将计算结果施加到有限元模型上模拟实际挖掘过程中载荷,同时与实际应力测试结果对比,验证该方法的正确性,在不同工况下对挖掘机有限元模型进行分析,选出最危险工况,对受力最大部件动臂进行结构改进,改进后整体结构最大应力减少46.9%。