正铲液压挖掘机工作装置动态强度分析与结构优化

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1、全日制学术型硕士学位论文论文题目:正铲液压挖掘机工作装置动态强度分析与结构优化作者姓名周全指导教师郝伟娜、宁晓斌学科专业机械工程所在学院机械工程学院提交日期2015年04月浙江工业大学硕士学位论文正铲液压挖掘机工作装置动态强度分析与结构优化作者姓名:周全指导教师:郝伟娜、宁晓斌浙江工业大学机械工程学院2015年04月DissertationSubmittedtoZhejiangUniversityofTechnologyfortheDegreeofMasterResearchonDynamicStre

2、ngthandStructureOptimizationofFace-ShovelHydraulicExcavatorAttachmentCandidate:ZhouQuanAdvisor:HaoWeinaandNingXiaobinCollegeofMechanicalEngineeringZhejiangUniversityofTechnologyApril.2015浙江工业大学硕士学位论文正铲液压挖掘机工作装置动态强度分析与结构优化摘要随着节能减排和高效开采的要求，大型液压挖掘机逐渐替代小型挖掘

3、机，被广泛应用于露天矿石开采作业中。国内大型液压挖掘机研发处于起步阶段，为此，研究260t液压挖掘机的结构强度，为400t以上液压挖掘机研发奠定基础。工作装置是大型液压挖掘机的关键结构件，其工作效率与可靠性直接影响了整机的作业效率，依托260t液压挖掘机的研发项目，应用离散元技术、多体动力学技术，分析正铲液压挖掘机工作装置的动态强度，并进行结构优化，主要研究工作如下:1）对260t大型液压挖掘机工作装置原始三维模型几何细节进行修正，运用HYPERMESH软件，对箱体结构的动臂与斗杆进行网格离散化。2）

4、建立矿山矿石EDEM离散元仿真模型，进行斗杆挖掘工况仿真分析，得出铲斗动态挖掘阻力。建立工作装置机构ADAMS多体动力学模型，其中动臂与斗杆采用柔性体零件，形成工作装置刚柔耦合模型，并施加铲斗动态挖掘阻力，仿真挖掘机斗杆挖掘工况，得出了工作装置随挖掘姿态变化，其结构强度变化与应力点分布的情况。3）采用工作装置刚体模型，分析了工作装置斗杆挖掘的最大挖掘力。按照工作装置最大挖掘力，在工作装置刚柔耦合模型中，分析了工作装置的静态强度与应力。对比静态与动态分析结果，表明工作装置动态结构分析，全面反映了结构最大

5、应力。4）根据工作装置刚柔耦合模型动态分析，提取危险工况，对工作装置的斗杆进行拓扑优化。参考斗杆拓扑优化结果，进行概念设计，在工作装置刚柔耦合模型中，对概念设计的结构进行了动态挖掘仿真，验证了概念设计结构的可行性。研究结果对大型液压挖掘机工作装置设计具有参考价值。关键词:液压挖掘机，工作装置，动态强度，结构优化IABSTRACTRESEARCHONDYNAMICSTRENGTHANDSTRUCTUREOPTIMIZATIONOFFACE-SHOVELHYDRAULICEXCAVATORATTACHME

6、NTABSTRACTLarge-scalehydraulicexcavatoriswidelyusedinopenpitminingandgraduallyreplacethesmall-sizedexcavatorwiththerequirementforenergysaving,emissionreductionandhigh-efficientexploitation.ThedomesticresearchofLarge-scalehydraulicisstillinthestartstage.

7、Therefore,thestructuralstrengthof260tonsofhydraulicexcavatorwasstudiedinthisthesistolayafoundationfordevelopmentofhydraulicexcavatorabove400tons.Attachmentisthekeypartofthehydraulicexcavator，whichefficiencyandreliabilitydirectlyaffectstheproductivityoft

8、hewholeexcavator.Theresearchofdynamicstructuralstrengthandstructuraloptimizationofattachmentwasimplemented,whichrelieson260tonsofhydraulicexcavatorresearchprojectsbyusingdiscreteelementmethodandmulti-bodydynamicssimulationtechnol