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ZL120型装载机执行机构结构设计与仿真研究

作　者: 崔有正
导　师: 张永军
学　校: 哈尔滨理工大学
专　业: 机械设计及理论
关键词: 装载机工作装置有限元分析运动仿真
分类号: TH243
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

装载机是一种应用极为广泛的工程机械，可承担关系国计民生各行各业建设工程的施工作业任务，也可承担像沙石、煤炭等类似的散状物料的作业任务。通过更换不同的辅助工作装置又可以承担推土、起重等典型的作业任务。此外装载机还可以进行推运土壤、刮平地面和牵引其他机械等作业。装载机凭借其高效率、高机动性、高速作业等优点在工程机械中占据重要位置，成为应用最为广泛的工程机械之一。本文是以ZL120型整体动臂装载机为研究对象，设计了铲斗、动臂、连杆、摇臂，并分别对其进行了力学分析,以保证其结构、强度、刚度及性能满足设计要求。在设计过程中，详细对比各种工作机构，最终优选反转六杆机构形式，采用图解法确定了工作装置的尺寸参数。特别是对于该装载机最为关键的部件铲斗和动臂作了改进设计。利用三维建模软件SOLIDWORKS对该型号装载机整体进行了参数化实体建模，将关键部件的三维实体模型通过选定特定的转换格式导入到有限元分析软件ANSYS中进行了力学分析。将装载机整个实体模型导入至动力学仿真研究软件ADAMS中，对装载机的工作行程进行了仿真研究。通过一套完整的设计流程，设计出了符合实际需求的装载机。将铲斗的容量由同型号的3.7立方米提升到了4立方米，使其单位时间内的工作效率得到了很大的提升。对动臂的形式进行了改进设计，此动臂型式结构紧凑，易于布置，更加适应了生产作业的实际需要。利用有限元分析理论和虚拟样机技术对所设计的装载机进行了验证，为今后装载机的设计提供了一套成熟的设计方法，对于缩短设计周期、减少研发成本的投入具有重要意义。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
第1章绪论  10-15
  1.1 课题背景  10
  1.2 轮式装载机国内发展现状  10-11
  1.3 轮式装载机国外发展现状  11-12
  1.4 课题研究的目的和意义  12
  1.5 课题的主要研究内容  12-15
第2章装载机的结构设计  15-33
  2.1 装载机概论  15-16
    2.1.1 装载机的基本参数  15
    2.1.2 装载机总体布置  15-16
  2.2 工作装置设计  16-18
    2.2.1 装载机工作过程及要求  17
    2.2.2 装载机工作装置相关设计要求  17-18
  2.3 铲斗设计  18-20
  2.4 连杆系统设计  20-24
    2.4.1 连杆机构分析  20-21
    2.4.2 图解法确定尺寸参数  21-24
  2.5 工作装置具体工况受力情况研究  24-32
    2.5.1 各铰接点受力计算  24-26
    2.5.2 连杆的强度分析  26-27
    2.5.3 摇臂改进设计及强度分析  27-28
    2.5.4 动臂改进设计及强度分析  28-31
    2.5.5 各铰销强度校核  31-32
  2.6 本章小结  32-33
第3章装载机铲斗改进设计与有限元分析  33-45
  3.1 装载机铲斗研究的必要性  33
  3.2 装载机铲斗有限元分析  33-35
    3.2.1 有限元概述  33-34
    3.2.2 ANSYS 简介  34-35
  3.3 装载机铲斗模型导入  35-37
    3.3.1 模型的处理  35-36
    3.3.2 铲斗模型的导入  36-37
    3.3.3 定义材料属性及网格划分  37
  3.4 铲斗铲入与掘起正载工况应力分析  37-40
    3.4.1 施加约束  37-38
    3.4.2 施加载荷  38-39
    3.4.3 求解与结果分析  39-40
  3.5 铲斗铲入与掘起偏载工况应力分析  40-41
  3.6 铲斗改进设计方案分析  41-44
  3.7 本章小结  44-45
第4章装载机工作装置运动学仿真分析  45-56
  4.1 ADAMS 简介  45
  4.2 运动学基本理论  45-46
  4.3 装载机工作装置分析工况的描述  46-47
  4.4 装载机工作装置虚拟样机模型的建立  47-49
  4.5 装载机工作装置仿真研究  49-55
    4.5.1 运动学仿真  49-51
    4.5.2 动力学仿真研究  51-55
  4.6 本章小结  55-56
结论  56-57
参考文献  57-60
攻读学位期间发表的学术论文  60-61
致谢  61

ZL120型装载机执行机构结构设计与仿真研究

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