装载机钢圈参数化设计及有限元分析

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1、摘要摘要“装载机钢圈优化设计”课题是山东大学可持续制造中心和山东工程机械钢圈厂合作的校企联合科技攻关项目。本文主要利用计算机cAD，cAE，CAM技术，研究开发装载机钢圈的参数化设计软件，进而通过对产品模型的有限元分析为“钢圈优化设计”提供必需的数据。首先使用中端三维solidEdge软件建立装载机钢圈的三维模型，而后在熟悉直接作图的基础上用ⅥsualBasic语言编程，开发了相应的参数化设计软件(DsR)。该软件主要利用VB做二次开发工具，通过编程语言调用SoHdEdge的建模指令，只要输入钢圈的主要参数，即

2、可计算得出钢圈结构的各项参数，从而实现钢圈的全自动建模。该软件具有界面友好，操作简便的特点，能够实现产品管理、参数化设计和有限元分析功能。不但可以对已有的零件进行二维、三维参数化设计，而且还能对新零件实现参数化设计，具有较强的功能扩展性。应用此参数化设计系统，不仅能方便地开发多类产品，提高企业的创新能力和新产品研发能力，而且可以大大减轻设计人员的负担，减少大量的重复绘图工作，提高产品的可定制性和产品设计速度，提高生产效率，并为钢圈的结构优化提供了有利的工具。车轮的几何形状复杂，受力情况难以确切描述，但是实践证明

3、车轮的应力集中导致局部高应力区是使车轮发生疲劳损坏的主要原因，可以通过改进结构局部几何形状和使用性能更好的材料的方法来延长车轮疲劳寿命。所以本文的研究方法是根据车轮弯曲疲劳试验中的加载和约束边界条件，建立车轮钢圈的有限元模型，以快速发现局部高应力区，为进行局部几何形状改进，降低这些区域的应力集中，延长车轮的疲劳寿命创造条件。本文从装载机整体受力出发，分析了装载机在极限正载、直行时极限偏载、转弯时极限偏载等常见工况下的受力状态，得出钢圈的极限受力状态。以转弯时极限偏载工况为典型，对车轮钢圈施加约束和载荷，运用有限

4、元分析软件ABAQus，结合受力模型进行前置处理工作，通过有限元仿真模拟试验对钢圈进V山东大学硕士学位论文行有限元分析求解，得出钢圈的应力和位移云图。通过分析应力、应变和安全系数，为进一步优化钢圈厚度，在满足强度需要的基础上节约材料、降低成本提供了可靠的依据。这些方法，已在钢圈厂的系列产品中得到初步应用。关键词：装载机；钢圈；参数化；有限元分析VIABSTRACT“DesignOptiIniza吐叽forLoaderSteelWh∞l竹ismcit啪0f岫∞searchcen衙0f蛳stainablem如uf扯

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