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挖掘机斗杆有限元分析及灵敏度研究杰炜×龚进保.”,,,第卷第年广西大学学报:自然科学版文章编号:..中南大学高性能复杂制造国家重点实验室,湖南长沙;仙胶又悄芑倒煞萦邢薰荆铣ど摘要:为解决目前对挖掘机斗杆进行结构优化时效率低下的问题,本文对其进行了基于静强度分析的灵敏度研究。首先以某型号中型挖掘机斗杆为研究对象,对其进行了模态和强度分析,提取前啄L疾炱涔逃频率和振型,评估其动态特性,然后运用理论和实验研究相结合的方法对斗杆的力学性能进行分析,⑻峁┲傅肌T诰睬慷确治龅幕上,对斗杆关键部位板材进行了基于静强度的灵敏度分析,得到斗杆上弯板对整体应力的影响最大,前侧板对整体重量的影响最大而对整体应力影响很小,可以通过增加以上弯板、后弯板、后侧板厚度办法降低整体应力。研究结果能定量分析各设计变量对整体结构和力学性能的影响,充分挖掘设计改进的潜力,指导斗杆的结构优化设计。关键词:挖掘机;斗杆;模态;强度;灵敏度中图分类号:文献标识码:收稿日期:—恍薅┤掌冢基金项目:国家咝录际跹芯糠⒄辜苹钅通讯联系人:龚进,男,湖南益阳人,中南大学教授级高级工程师;:...,珻:,..,,.甌—:.—珻,,.—猰/
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邢拊DP偷慕犯四L治引言挖掘机是一种典型的土石方机械。随着对机械性能和效率要求的不断提高,要求设计的产品在满足工作要求的前提下尽可能降低产品本身重量。国内部分学者通过对挖掘机动臂进行模态分析,过实验模态分析验证了有限元模态分析方法的正确性∞捎猛耆杂赡L褪导试际L街址析方法考察动臂固有特性,为动臂的动态特性研究和结构动力特性优化提供了指导。斗杆是挖掘机工作装置的主要组成部分,其结构性能直接影响整个工作装置的结构性能和整机的作业性能。斗杆作为一个典型的焊接件,各个板材的厚度直接影响其整体性能。因此,对斗杆这种焊接结构有必要研究各个板材的厚度对整体结构性能影响的灵敏度,在此基础上有针对性地对其进行动态优化设计‘俊以某型号中型挖掘机为研究对象,根据产品设计图纸,运用⒘硕犯说牟问P汀T用云浣辛四L颓慷确治觯⒔岷鲜笛檠橹ち朔治鼋峁目煽啃浴T诖嘶∩希芯苛酥要焊接板材对整体结构性能影响的灵敏度大小,结果可指导斗杆的动态优化设计。根据斗杆的设计图纸,建立挖掘机斗杆的有限元参数模型。通过对斗杆结构的分析,在建模时对对接焊接属性后,采用六面体优先的网格划分方法对斗杆有限元实体模型进行网格划分,得到的有限元模型如图鼋诘悖根据振动理论,模态是指多自由度系统以某一固有术的发展,在进行产品设计时要求设计者不仅要考虑结析用来确定设计结构或部件的振动特性,即结构的固有频率与振型,固有频率与振型是对承受动态载荷结构进行设计时要考虑的重要参数。结构的固有特性是由结构本身决定的,与外部载荷无关,它是由固有频率、模态振型和模态阻尼比等模态参数决定的。通过对斗杆进行模态分析,可以获得相关的模态参数,从而掌握斗杆的固有特性。斗杆模态分析只需考虑斗杆自重和零位移约束,而不用考虑其他的载荷的作用。斗杆和动臂通过图一懈龅恼裥头直鹩氡韑中的阶固有频率相对应。根据以上有限元模态分析的结果看出:斗杆的一阶模态振型是水平面内的弯曲变形;二阶模态振型是垂直面内的弯曲变形;三阶模态振型是斗杆以水平面弯曲和斗杆侧板中部出现鼓起式振动,伴