畢業(yè)論文答辯姓名：學(xué)院：機(jī)械工程學(xué)院專業(yè)：機(jī)械設(shè)計制造及自動化論文題目：裝載機(jī)動臂機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計及有限元分析21345緒

論研究方法與思路裝載機(jī)工作裝置的三維繪制

裝載機(jī)動臂的有限元分析結(jié)論6致謝時代的發(fā)展對機(jī)械結(jié)構(gòu)的要求是越來越高，不只要求施工機(jī)械有較高的承載作用。而且人們還期望機(jī)械有高的使用壽命，并且少使用材料少花錢，減少開支。最終達(dá)到可靠的強(qiáng)度之外還能擁有更可靠地結(jié)構(gòu)。1、緒論輪式的裝載機(jī)是施工場地中里最常見的用來鏟運(yùn)材料的工具。裝載機(jī)的產(chǎn)品在國民基礎(chǔ)建設(shè)如公路、水利、礦山、碼頭、鐵路等的施工中使用的相當(dāng)普及。例如進(jìn)行一些并不復(fù)雜的整理工作，大多數(shù)時候都是用來運(yùn)送散體材料。不但轉(zhuǎn)場靈活，操作也方便，是施工機(jī)械設(shè)備中實(shí)用的產(chǎn)品。大臂是這個機(jī)械的關(guān)鍵構(gòu)件，大臂設(shè)計壞對工作裝置的性能和壽命有直接的影響。在裝運(yùn)材料的時候，如果結(jié)構(gòu)不可靠很容易被破壞，故而很多設(shè)計人員對動臂的問題都很重視。該課題用裝載機(jī)的動臂為例子進(jìn)行分析和設(shè)計，先對動臂進(jìn)行結(jié)構(gòu)的設(shè)計，然后再進(jìn)行有限元分析，得出結(jié)果然后再改進(jìn)并作出了改進(jìn)以后的分析。研究方法與思路

文中用ANSYSWorkbench軟件對裝載機(jī)動臂進(jìn)行有限元分析，并且根據(jù)求解結(jié)果得出了結(jié)構(gòu)的應(yīng)力和變形分析結(jié)果，分析了動臂工作時的危險點(diǎn)和集中應(yīng)力危險區(qū)域，并根據(jù)分析結(jié)果得出結(jié)論。在分析結(jié)果的基礎(chǔ)上，對裝載機(jī)動臂進(jìn)行改進(jìn)，從而得到更加可靠的結(jié)構(gòu)。3、裝載機(jī)工作裝置的三維繪制大臂鏟斗搖臂連桿車架車輪爆炸圖組裝圖對動臂進(jìn)行有限元分析需要使用有限元分析軟件，我們使用ANSYSWorkbench軟件，這里使用的是靜力學(xué)分析模塊。打開ANSYSWorkbench工作界面以后，選擇靜力學(xué)分析項目，然后導(dǎo)入三維模型。在導(dǎo)入三維模型時需要把三維模型重新保存為IGS格式，后再導(dǎo)入。對導(dǎo)入的三維零件進(jìn)行有限元分析需要進(jìn)行網(wǎng)格劃分，添加材料，施加約束和載荷，求解等步驟。裝載機(jī)動臂的有限元分析從左側(cè)區(qū)域選中需要的模塊拖拽到項目視圖里，就會出行圖中的項目條框?qū)肴S圖形，操作如下左圖所示，然后雙擊打開Mold，彈出的窗口如右圖，如此便完成圖形的導(dǎo)入。在線性靜力結(jié)構(gòu)分析當(dāng)中，材料屬性只需要定義楊氏模量和泊松比，16Mn的楊氏模量和泊松比為μ=0.31，E=2.12×1011Pa

，密度7.85Kg/m3，屈服強(qiáng)345MPa，添加到材料庫中。材料添加完成以后，大臂就會變成這種顏色然后就是對動臂進(jìn)行網(wǎng)格的劃分，點(diǎn)擊左側(cè)的Mesh，下方會彈出網(wǎng)格設(shè)置選項，對相應(yīng)的選項進(jìn)行設(shè)置，一般只需要設(shè)Relevance和ElementSize兩項。然后選擇MeshControl中的Method，選中需要劃分網(wǎng)格的實(shí)體，模型就會顏色變化，點(diǎn)擊更新按鈕網(wǎng)格劃分完成。根據(jù)偏載一側(cè)的受力的結(jié)果，對動臂各個鉸點(diǎn)進(jìn)行約束，并對偏載一側(cè)的鉸點(diǎn)施加載荷,施加約束和載荷時施加到鉸孔的內(nèi)表面。用RemoteDisplacement進(jìn)行約束，可以設(shè)置不同方向的自由度。鉸孔的約束只設(shè)置約束X、Y方向的自由度，并釋放繞著Z方向軸轉(zhuǎn)動的自由度。求解，得到位移云圖，應(yīng)力云圖，安全因數(shù)圖，左圖為位移圖。左圖為應(yīng)力云圖，圖中淺藍(lán)色區(qū)域所處的應(yīng)力區(qū)間超過了材料的屈服強(qiáng)度，可能會出現(xiàn)變形和破壞。左圖為安全因數(shù)圖，圖中紅色的部分安全因數(shù)小于1，是可能發(fā)生破壞的地方。改進(jìn)后的動臂結(jié)構(gòu)改進(jìn)后動臂的最大位移與改進(jìn)前的相比降低了4.79mm。紅色區(qū)域的面積大部分消失。改進(jìn)后淺藍(lán)色區(qū)域基本消失，應(yīng)力都小于屈服強(qiáng)度(1)在進(jìn)行設(shè)計時，了解了工作裝置的基本結(jié)構(gòu)、作業(yè)方式還有工作的工況。(2)用CATIA創(chuàng)建了裝載機(jī)的三維幾何模型。(3)在用ANSYSWorkbench對初次設(shè)計的動臂進(jìn)行有限元的靜力學(xué)分析后，得到了該部件的應(yīng)力云、位移云圖、安全因數(shù)圖。結(jié)論(4)通過對分析后得到的各種云圖的解讀，找到了在偏載工況下動臂一側(cè)最大應(yīng)力集中區(qū)域，位移變形最大的區(qū)域和結(jié)構(gòu)容易發(fā)生破壞的地方。尤其是在各鉸點(diǎn)及靠近鉸點(diǎn)的支撐附近變形最大。而通過應(yīng)力圖及安全因數(shù)圖也可以發(fā)現(xiàn)，在動臂的下半部分以及各鉸點(diǎn)鉸接位置時危險區(qū)域，其數(shù)值已經(jīng)超過了材料的應(yīng)力極限，容易發(fā)生疲勞破壞和斷裂現(xiàn)象。(5)改進(jìn)后的大臂應(yīng)力和變形明