学士学位论文—-某型挖掘机大臂的结构优化设计.doc

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1、2016届本科毕业设计（修正版）课题名称：某型挖掘机大臂的结构优化设计专业：机械设计制造及其自动化姓名：学号：指导教师：机械与电气工程学院2016年6月8日安徽建筑大学本科毕业设计摘要挖掘机大臂（其术语称作动臂）是工作装置中的主要承力部件，动臂的设计优劣对挖掘机工作效率及使用寿命影响极大。挖掘机工作过程中，动臂由于会受到复杂的瞬态冲击载荷，使造成其结构出现变形、裂纹等，而动臂所要求满足的强度、刚度对于挖掘机能否正常工作有着重大影响。对动臂进行优化设计，分析动臂在工作过程中承载时的应力、应变水平和刚度、强度分布情况，发现其薄弱环节应减少应力集中，对于过剩部分可以减轻重量。能够提高

2、挖掘机动臂的性能及使用寿命。对于改进动臂的结构具有十分重要的作用。本文通过对挖掘机的市场需求和技术现状的了解，提出了提高挖掘机产品质量的重要性与意义。针对挖掘机动臂设计存在的问题，进行优化。本课题研究的对象为挖掘机动臂。首先用Pro-E对挖掘机动臂进行三维建模，其次对其进行数学建模，最后利用HyperWorks的OptiStruct对挖掘机动臂进行拓扑优化，HyperMesh可以在任意工作领域与Pro-E进行无缝连接工作，提高了有限元分析的精度。为挖掘机动臂的设计提供一定的理论支持。关键词：挖掘机动臂；三维建模；优化设计；有限元分析I安徽建筑大学本科毕业设计AbstractEx

3、cavatorboom(whichtermreferredtotheboom)isworkingequipmentload-bearingparts,excavatorboomdesignmeritsofefficiencyandservicelifeofagreatimpact.Excavatorworkingprocess,theboomwillbecomplicatedduetothetransientimpactload,sothatitsstructurecausingdeformation,cracks,etc.,andtheboomrequiredtomeetth

4、estrengthandstiffnessfortheexcavatorcanworkproperlyhasasignificantimpact.Tooptimizethedesignoftheboom,boombearingstressanalysisinthecourseoftheirworktime,thelevelofstrainandstiffness,intensitydistribution,finditsweaknessesshouldreducestressconcentration,theexcessportionmayreduceweight.Canimp

5、rovetheperformanceandservicelifeoftheexcavatorboom.Toimprovethestructureoftheboomhasaveryimportantrole.Basedonthemarketdemandandthestateoftheartunderstandingofexcavators,excavatorproposedtoimproveproductquality,importanceandsignificance.Fortheexcavatorboomdesignproblemstobeoptimized.Theobjec

6、toftheresearchfortheexcavatorboom.FirstwithPro-Eexcavatorboomforthree-dimensionalmodeling,followedbyitsmathematicalmodeling,andfinallytheuseofHyperWorksOptiStructexcavatorboomtopologyoptimization,HyperMeshcanworkseamlesslyinanyfieldandPro-Econnectionworktoimprovetheaccuracyofthefiniteelement

7、analysis.Itprovidesatheoreticalsupportfortheexcavatorboomdesign.Keywords：ExcavatorboomThree-dimensionalmodelingDesignOptimizationFiniteElementAnalysisII安徽建筑大学本科毕业设计目录摘要IAbstractII第一章绪论11.1引言11.2课题的研究背景11.3挖掘机的发展现状与趋势21.3.1国外挖掘机发展概况21.3.2国内挖掘机发展概况41