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液压挖掘机动臂结构动态分析

作　者: 康海洋
导　师: 朱福民
学　校: 长沙理工大学
专　业: 机械设计与理论
关键词: Pro/MECHANICA 动臂有限元模态分析静强度分析
分类号: TU621
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
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引　用: 8次
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内容摘要

动臂是挖掘机的关键部件,也是主要承力部件。挖掘机要承受复杂的冲击载荷,按传统静态的、经验的方法设计的动臂结构,在施工过程中往往出现强度、刚度不足的情况。而动臂强度、刚度是否满足要求,将直接影响工作安全。因此,全面了解动臂在工作过程中的应力、应变水平,了解动臂的振动频率和刚度、强度分布情况,对于我们优化动臂结构具有十分重要的作用。本文是出于研发新型挖掘机的目的,运用Pro/Mechanica对动臂结构进行动态分析。在文中对液压挖掘机工作装置运动学及受力进行分析,介绍了挖掘机的作业方式,简要讨论了影响挖掘阻力的几种因素;利用Pro/E建立了挖掘机工作装置的运动模型,并对其进行运动学仿真;运用Pro/Mechanica对挖掘机动臂进行三种典型工况的受力分析,研究其应力及应变,验证动臂的强度符合设计要求,对动臂进行模态结构分析,得出其主要振型;实验测试了挖掘机动臂的应力应变及振动情况,并对实测结果和有限元分析进行了比较。有限元分析以及实际测试结果验证了动臂结构强度满足设计要求,动臂固有频率和挖掘机工作频率也不会引起共振现象,论文研究成果为下一步的动臂结构优化创造了条件。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-9
第一章绪论  9-15
  1.1 引言  9
  1.2 课题选题背景与实际应用价值  9-10
  1.3 国内外挖掘机研究现状与发展动态  10-12
  1.4 学术构想与主要研究内容  12-14
  1.5 拟采取的研究方法与技术路线  14
  1.6 研究条件和实验条件  14-15
第二章反铲挖掘装置运动学及受力分析  15-27
  2.1 液压挖掘机反铲装置的组成结构及工作特点  15-20
    2.1.1 挖掘机结构组成  15-16
    2.1.2 液压挖掘机基本参数  16-18
    2.1.3 液压挖掘机反铲装置的工作特点  18-20
  2.2 反铲式液压挖掘机工作装置的受力分析  20-24
    2.2.1 挖掘力的概念及其计算方法  21-22
    2.2.2 挖掘阻力的分析  22-24
  2.3 静力分析中计算工况的选取  24-26
    2.3.1 工况姿态的选取  24-26
    2.3.2 动臂铰接点处受力分析  26
  2.4 本章小结  26-27
第三章有限元法及工作装置运动仿真  27-39
  3.1 有限元法  27-29
  3.2 建模软件的选择  29-30
  3.3 Pro/ENGINEER 软件简介  30-33
    3.3.1 Pro/ENGINEER 软件  30-31
    3.3.2 Pro/E 的 Mechanica Structure 模块简介  31-32
    3.3.3 模型结构分析的一般过程  32-33
  3.4 挖掘机工作装置建模及其运动仿真  33-38
    3.4.1 运动仿真简介  33
    3.4.2 动臂及工作装置建模  33-34
    3.4.3 挖掘机工作装置运动仿真  34-38
  3.5 本章小结  38-39
第四章基于 Pro/MECHANIACA 的动臂结构有限元分析  39-51
  4.1 动臂静力分析  39-44
    4.1.1 工况一(停机面最大挖掘半径位置)  39-42
    4.1.2 工况二(最深挖掘位置)  42-43
    4.1.3 工况三(大臂及斗杆处于最大受力位置)  43-44
  4.2 动臂结构的模态分析  44-50
    4.2.1 模态分析的两种方法  45
    4.2.2 有限元中模态分析的相关理论  45-46
    4.2.3 动臂结构的模态分析  46-50
  4.3 本章小结  50-51
第五章动臂应力应变测试及振动测试实验  51-65
  5.1 引言  51
  5.2 实验仪器及工作原理  51-54
    5.2.1 实验仪器组成  51-52
    5.2.2 DH5937 动态应变测试系统工作原理  52-53
    5.2.3 DH5938 振动测试系统工作原理  53-54
  5.3 动臂应力应变测试  54-60
    5.3.1 应变测点布置  54-55
    5.3.2 动臂受力测试工况  55
    5.3.3 DHDAS 信号测试分析系统软件的安装  55
    5.3.4 动臂应力应变测试  55-57
    5.3.5 测试结果及分析  57-60
  5.4 动臂振动测试  60-64
    5.4.1 振动测试基本原理  60-62
    5.4.2 动臂振动测试结果及分析  62-64
  5.5 本章小结  64-65
结论和展望  65-67
  1 结论  65-66
  2 展望  66-67
参考文献  67-71
致谢  71-72
附录攻读学位期间发表论文及获奖情况  72-73
详细摘要  73-82

液压挖掘机动臂结构动态分析

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