液压挖掘机工作装置运动仿真与优化设计

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1、分类号：UDC：密级：猷虞利

2、-锉夫·晕硕士学位论文液压挖掘机工作装置运动仿真与优化设计KinematicSimulationandOptimizationDesignforHydraulicExcavatorWorkingDevice汪建华指导教师姓名：张华教授申请学位级别：论文定稿日期：学位授予单位：学位授予日期：武汉科技大学机械自动化学院答辩委员会主席：蒋国璋教授评阅人：吴新春教授级高工王贤琳教授武汉科技大学研究生学位论文创新性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文是本人在导师指导下，独立进行研究所取得的成果。除了文中已经注明引用的内容或属合作研究共同完成的工作外，本论文

3、不包含任何其他个人或集体己经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。论文作者签名：望边绎日期：迦8：．篁!丝研究生学位论文版权使用授权声明本论文的研究成果归武汉科技大学所有，其研究内容不得以其它单位的名义发表。本人完全了解武汉科技大学有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关部门(按照《武汉科技大学关于研究生学位论文收录工作的规定》执行)送交论文的复印件和电子版本，允许论文被查阅和借阅，同意学校将本论文的全部或部分内容编入学校认可的国家相关数据库进行检索和对外服务。

4、论文作者签名：指导教师签名：日期：武汉科技大学硕士学位论文第1页捅要液压挖掘机是工程机械的重要品种之一，是土石方开挖的主要机械设备。目前我国建筑、铁路公路、农田水利、采矿、军事等各方面都需要大量的挖掘机械的投入使用，以减轻工人劳动强度、加快工程项目建设速度；同时这也刺激了挖掘机市场火爆增长，每年增幅均有15％30％，2011全年各类挖掘机械销售超过17万台。然而国内生产厂家的产品在工程实践中总会出现焊缝开裂、销轴断裂、结构设计不合理出现干涉等问题，严重影响了产品的市场竞争力。液压挖掘机的工作装置是直接用来进行挖掘作业的施工工具，是其实现各项功能的重要组成部分；反铲工作装置是

5、液压挖掘机中一种主要工作装置形式，其结构与设计直接影响到液压挖掘机的工作性能。本文以某型号的反铲液压挖掘机工作装置为研究对象，运用虚拟样机技术和有限元分析等方法对其进行了建模、仿真分析、有限元分析、优化设计等研究，其主要工作包括以下几个方面：(1)分析了液压挖掘机的组成和工作原理，利用Solidworks建立了液压挖掘机工作装置的三维模型。(2)将三维模型导入ADAMS中建立了工作装置的虚拟样机模型，对其进行了运动学仿真和动力学仿真，验证了其机构设计的合理性，得到了工作装置运动包络图和各铰点力变化曲线图。(3)结合ADAMS中得到的各铰点力变化曲线图，利用Hypermesh

6、与ANSYS对工作装置中的动臂进行了静强度分析，得到了其在典型工况下的应力、位移分布情况及规律。(4)建立工作装置动臂的参数化有限元模型，利用ANSYS结构优化模块对动臂进行了结构优化分析，实现了动臂结构减重的目标。本文使用了Solidworks、ADAMS、Hypermesh和ANSYS这四个工程类软件，实现了挖掘机工作装置从建模到运动学分析、动力学分析、结构强度分析及最后的结构优化的全过程；本文的研究成果将为液压挖掘机工作装置的设计与分析提供一定的参考依据。关键词：工作装置，运动仿真，有限元分析，ANSYS，优化设计第1I页武汉科技大学硕士学位论文AbstractHyd

7、raulicexcavatorisallimportantvarietyofengineeringmachineryandthemainmechanicaleqnipmemexcavatedsoil．Atpresent，inourcountryalotofexcavatingmachineryneedtobeusedinbnildingindustry，railwayandhighway，farmlandandwaterconservancy，theminingindustry，militaryandSOonwhichCanreducethelaborintensityof

8、workers，speeduptheprojectconstruction；atthesametimeithasbeenstimulatedthegrowthofexcavatormarketwhichisincreasedby15％—。30％everyyearandthesalesofallkindsofexcavatormachineryismorethan170000in2011．However，intheengineeringpracticetheproductsofdomesticmanufacturer