面向再制造的工程机械关键零部件等寿命设计

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1、分类号:TH1210710-2015125064硕士学位论文面向再制造的工程机械关键零部件等寿命设计陈旭锋导师姓名职称刘晓婷教授申请学位级别工学硕士学科专业名称机械电子工程论文提交日期2018年4月2日论文答辩日期2018年5月21日学位授予单位长安大学EqualLifeDesignforKeyComponentsofConstructionMachineryforRemanufacturingAThesisSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：ChenXufengSup

2、ervisor：Prof.LiuXiaotingChang’anUniversity,Xi’an,China摘要工程机械作为国家经济建设发展的基础性产业，经过多年的发展，取得了很大的成就。但很多工程机械设备在初始结构设计阶段未考虑后续再制造的因素，导致产品到寿后再制造程序繁琐、成本较高，甚至无法再制造，只有选择报废处理，从而造成资源浪费。基于此，本文以工程机械中广泛使用的装载机设备为研究对象，在装载机工作装置关键零部件原结构设计的基础上，引入主动再制造设计思想，采用等寿命设计的方法对原结构形式进行优化设计研究。

3、对于装载机工作装置中同类型关键零部件销轴，通过轴类零部件磨损量公式推导出销轴磨损量公式，确定了影响销轴磨损量的主要结构参数。对工作装置的工作过程进行了运动学和动力学仿真分析，得到了各销轴所受的平均载荷力大小以及各销轴转动角度范围。将仿真所得数据带入推导出的销轴磨损量公式，计算出各销轴磨损量值。比较分析各销轴磨损量数值，结合主动再制造设计与梯度寿命设计方法，通过优化主要影响参数，使各销轴寿命呈高、中、低梯度分布的形式，完成了销轴组的梯度寿命设计。对于装载机工作装置中不同类型关键零部件连杆、摇臂及动臂，结合三零部件

4、相关有限元应力分析结果及动力学分析载荷谱信息，通过计算得出了三者的疲劳寿命值。使用响应面方法确定了三零部件疲劳寿命与各结构参数变量之间的函数关系，并以三零部件疲劳寿命一致为目标函数，各零部件主要结构参数取值范围为约束条件，引入主动再制造等寿命设计思想，建立了三零部件的等寿命设计优化模型。借助遗传算法对所建立的模型进行求解，并根据求解结果对各零部件结构进行了优化设计。优化后的零部件疲劳寿命基本相同，实现了对三零部件的等寿命设计。在完成对装载机工作装置的优化设计后，分别计算了在装载机整机再制造之前，各零部件优化前后

5、的再制造次数及再制造总次数，结果表明优化后较优化前的再制造次数均显著下降，且采用该优化设计方法能够为预测零部件的最佳再制造时机提供理论数据参考。关键词：再制造，等寿命设计，装载机工作装置，优化设计IIIAbstractEngineeringmachinery,asthebasicindustryofnationaleconomicconstructionanddevelopment,hasmadegreatachievementsafteryearsofdevelopment.However,manyengin

6、eeringmachineryequipmentintheinitialstructuredesignstagehavenotconsideredthefactorsofremanufacturing,whichwillleadtocumbersomemanufacturingprocess.,largercost,andevenfailuretoremanufacturedaftertheproductreachestheendoflife,Asaresult,theseconstructionmachine

7、rycanonlybescrappedwithundoubtedlyleadingtowasteofresources.Basedonthis,thispapertakestheloaderequipmentwidelyusedinengineeringmachineryastheresearchobjectandintroducestheactiveremanufacturingdesignideabasedontheoriginalstructuraldesignofthekeycomponentsofth

8、eloaderworkdevice,andadoptsthemethodofequallifetimedesigntooptimizethedesignoftheoriginalstructure.Forthepinshaftofthesametypeofkeypartsintheloaderworkingdevice,theformulaofthewearvolumeofthepin