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随着计算机技术的发展,产品的设计越来越趋近于CAD/CAE/CAM一体化设计。而有限元技术是计算机辅助工程分析(CAE)的关键技术。将有限元技术应用于新机型开发,指导关键零部件的结构设计,使其满足准确度的要求已经成为产品开发的重要部分。所谓准确度的要求就是要严格证明结构是安全的,在满足安全性的前提下使结构重量最轻,工艺最合理。同时计算机技术的发展也促使ANSYS,NASTRAN,PARTRAN等各种各样的有限元软件纷纷推出,有限元技术被广泛应用于机械产品的结构分析中。
平地机是一种以刮刀为主,配以其他多种可换作业装置,进行土地平整和整形作业的公路施工机械,被称为万能施工机械。将有限元技术应用于平地机关键零部件(前车架、摆架牵、引架,回转圈)的强度和刚度分析,可以加快平地机产品的开发速度,即在设计的早期阶段,就对结构的力学状态有充分的了解,以便在决定最后的设计和结构投产之前,对结构作必要的修改。目前国内这方面的研究较少,国内企业在平地机开发上还未能采用有限元技术。本论文的主要研究工作是在平地机CAD系统软件的基础上对其关键零部件进行建模方法研究,找出合理的建模方法,然后进行强度和刚度分析。研究对象是柳工机械股份有限公司自主开发的PY160型平地机。
本文共分为五章,主要讨论了平地机关键零部件的建模方法,并应用大型有限元软件ANSYS 10.0进行强度和刚度分析,从理论上说明了分析的合理性。第一章主要介绍了平地机的发展和工作原理。第二章主要介绍了平地机CAD软件和有限元技术。第三章详细介绍了摆架的几种建模方法,并针对各种方法进行了结构分析,最后通过比较分析结果,得出方法二较易在工程上应用。第四章主要讨论了前车架模型的建立,约束和载荷的处理方法,并得出了前车架结构的薄弱点,证明了建模的合理性。第五章主要介绍了牵引架,回转圈和铲刀模型的简化思路,结合实际工况进行加载分析,得出容易出现裂痕的位置,提出了解决办法。