有限元的挖掘机结构分析及优化设计(附件)
挖掘机动臂是挖掘机在工作中最主要的部分，对挖掘机至关重要。挖掘机动臂在日常工作中会在很多情况下进行工作，而本次分析就以挖掘机的一种工作方式受力进行分析。本文就是运用Soildworks对挖掘机的动臂进行了建模，然后将其导入有限元分析软件Ansys中，然后设置挖掘机动臂工作过程的各个参数，对其进行模拟与应力分析，得出具体的数值与趋势，这样可以更有效方便的改进动臂。然后对动臂进行结构上的改进后再次分析。结果表明改进后的挖掘机动臂可以更好的承受应力作用，改进后的动臂对于挖掘机的长期工作更加适应。关键词 挖掘机，动臂，优化，有限元
目录
1 绪论 2
1.1 前言 2
1.2 挖掘机动臂的分类 2
1.3 国内内挖掘机发展状况 2
1.4 挖掘机动臂发展趋势 3
1.5 课题的意义 3
1.6 论文主要任务 3
2 优化软件的发展状况 4
2.1 有限元概述 4
2.2 有限元起源 4
2.3 有限元分析过程 5
2.4 Ansys软件的介绍 6
3. 液压挖掘机工作原理和特点 7
3.1单斗液压挖掘机基本组成与特点 7
3.2 工作装置简介 8
3.3挖掘机动臂工作工况与失效情况 9
3.4挖掘机动臂的失效形式和部位 9
4. 挖掘机动臂的三维建模 10
4.1建模前的处理 10
4.2 建模的数据及结果 10
5 挖掘机动臂的结构分析与改进 11
5.1动臂的有限元模型 12
5.2 结构有限元分析 13
5.3 动臂的改进与分析 15
总结 18
致谢 19
参考文献 20
1 绪论
1.1 前言
近年来国家发展越来越快，大型土木工程也越来越多，跨海大桥，山中隧道，各地楼盘这些项目的兴起也导致对于工程器械的需求也越来越大。挖掘机是一种工程设备。2011年装载机的销量几乎是挖掘机的三倍，到2016年，两者的销量已 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
经基本不相上下。到2017年末，挖掘机由于销量火爆，最终销量比装载机高出30 %。由此可见，我国长期以来的装载机型式已经打破，开始转向挖掘机型式，挖掘机也将成为市场上占有率最大的机器。现在，挖掘机在基础建设中出现的也是最多的，它凭借高效率的工作被人们所接受。据统计，在很多的土木建设中，百分之七十的挖掘和搬运都是由挖掘机完成的，这就是其它机械所不能代替的地方。据中国工程机械协会的不完全统计，2017年末月各类挖掘机械卖出去了超过1.4万台，同比增长超过百分之九十，这已是挖掘机销量连续15个月同比增速超过百分之六十。所以现在中国企业所需要考虑的就是如何更好的改进挖掘机，使自己的产品可以更好的抢占市场。
1.2 挖掘机动臂的分类
挖掘机的动臂有整体式和组合式两种动臂，他门有各自的特点。
整体式动臂，顾名思义整个动臂是一个整体，这样的动臂优点是结构简单，而且由于它是一个整体所以它的优点是制造容易和刚度大，但缺点也十分明显，那就是在工作时遇到问题很容易卡住，不能随机应变去解决它。
组合式动臂就是整个动臂有几个不同的部分组成，结构虽然比较复杂制造也贵，但是在工作中它可以更好的处理遇到的问题。
1.3 国内内挖掘机发展状况
1.3.1 国外挖掘机发展现状
挖掘机在各行各业中十分广泛地使用着，是一种不可缺少的机械传动装置。当前挖掘机普遍存在着体积大、重量大，而机械效率过低的问题。国外的挖掘机，以德国、丹麦和日本处于领先地位，特别在材料和制造工艺方面占据优势，挖掘机工作可靠性好，使用寿命长。
1.3.2 国内挖掘机发展现状
受整体宏观经济影响，挖掘机行业从2011进入低迷期，销售由2011台的178400台下降到2015台的56300台。受益于2016年初的大量基础设施项目和房地产销售和建筑改造，挖掘机行业在2016下半年开始迅速回升。2017，继续保持高增长趋势。一月至九月共发售超过10万台，同比增速超过了百分之百。但挖掘机基本寿命在十年以上，所以预计2018年挖挖掘机销量仍将保持小幅增长。
虽然挖掘机行业整体稍显回暖，但是在市场经济的今天，我们的企业更加不能放松。现如今随着互联网的发展，购买者可以更好的货比三家从而选择更好的挖掘机，这就让我们的企业需要更好的去改进这个挖掘机，在性能更好的基础上去降低挖掘机的这个成本，虽然国外在这方面已经进行了改进，但是国外的技术并不会直接给我们的企业，如果我们的企业不加快改进的这个过程，那更多的订单就会给国外的挖掘机厂拿去，这会使我国的挖掘机产业更难发展，所以就给我们的企业带来了一个新的挑战如何对挖掘机进行更好的改进从而占有更多的市场份额而不被市场淘汰。
1.4 挖掘机动臂发展趋势
现如今为了提高竞争力而减少成本，挖掘机动臂一直往液压式的方向发展。一直在探索更加经济的材料，即可以承受强度又比较便宜。在结构方面也一直在突破，更稳定的结构一直是研究人员探索的目的。
1.5 课题的意义
这几年来挖掘机所要挖掘的物体不在局限于泥土，还有很多重建的地基等，所以对于挖掘机动臂的受力以及铲斗的刚度提出了更高的要求。如果一个挖掘机在挖掘的时候动臂发生了损坏，不仅回需要维修的大笔费用，更会延误工程的期限，甚至对人身安全造成伤害。是以现如今动臂的抗压抗碰撞能力的优异显得更加的重要。本次课题就是对动臂进行一个受力分析，并对他进行一个改进，使它可以更好的适应现如今的大环境。这样不仅提高了企业的核心竞争力，还可以使购买者使用的更加放心。在一些严峻的挖掘任务中，这种更加优化的挖掘机就大大提高了效率，而效率就是金钱。并且只有不断的创新，才会更好的抢占外国市场。
目录
1 绪论 2
1.1 前言 2
1.2 挖掘机动臂的分类 2
1.3 国内内挖掘机发展状况 2
1.4 挖掘机动臂发展趋势 3
1.5 课题的意义 3
1.6 论文主要任务 3
2 优化软件的发展状况 4
2.1 有限元概述 4
2.2 有限元起源 4
2.3 有限元分析过程 5
2.4 Ansys软件的介绍 6
3. 液压挖掘机工作原理和特点 7
3.1单斗液压挖掘机基本组成与特点 7
3.2 工作装置简介 8
3.3挖掘机动臂工作工况与失效情况 9
3.4挖掘机动臂的失效形式和部位 9
4. 挖掘机动臂的三维建模 10
4.1建模前的处理 10
4.2 建模的数据及结果 10
5 挖掘机动臂的结构分析与改进 11
5.1动臂的有限元模型 12
5.2 结构有限元分析 13
5.3 动臂的改进与分析 15
总结 18
致谢 19
参考文献 20
1 绪论
1.1 前言
近年来国家发展越来越快，大型土木工程也越来越多，跨海大桥，山中隧道，各地楼盘这些项目的兴起也导致对于工程器械的需求也越来越大。挖掘机是一种工程设备。2011年装载机的销量几乎是挖掘机的三倍，到2016年，两者的销量已 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
经基本不相上下。到2017年末，挖掘机由于销量火爆，最终销量比装载机高出30 %。由此可见，我国长期以来的装载机型式已经打破，开始转向挖掘机型式，挖掘机也将成为市场上占有率最大的机器。现在，挖掘机在基础建设中出现的也是最多的，它凭借高效率的工作被人们所接受。据统计，在很多的土木建设中，百分之七十的挖掘和搬运都是由挖掘机完成的，这就是其它机械所不能代替的地方。据中国工程机械协会的不完全统计，2017年末月各类挖掘机械卖出去了超过1.4万台，同比增长超过百分之九十，这已是挖掘机销量连续15个月同比增速超过百分之六十。所以现在中国企业所需要考虑的就是如何更好的改进挖掘机，使自己的产品可以更好的抢占市场。
1.2 挖掘机动臂的分类
挖掘机的动臂有整体式和组合式两种动臂，他门有各自的特点。
整体式动臂，顾名思义整个动臂是一个整体，这样的动臂优点是结构简单，而且由于它是一个整体所以它的优点是制造容易和刚度大，但缺点也十分明显，那就是在工作时遇到问题很容易卡住，不能随机应变去解决它。
组合式动臂就是整个动臂有几个不同的部分组成，结构虽然比较复杂制造也贵，但是在工作中它可以更好的处理遇到的问题。
1.3 国内内挖掘机发展状况
1.3.1 国外挖掘机发展现状
挖掘机在各行各业中十分广泛地使用着，是一种不可缺少的机械传动装置。当前挖掘机普遍存在着体积大、重量大，而机械效率过低的问题。国外的挖掘机，以德国、丹麦和日本处于领先地位，特别在材料和制造工艺方面占据优势，挖掘机工作可靠性好，使用寿命长。
1.3.2 国内挖掘机发展现状
受整体宏观经济影响，挖掘机行业从2011进入低迷期，销售由2011台的178400台下降到2015台的56300台。受益于2016年初的大量基础设施项目和房地产销售和建筑改造，挖掘机行业在2016下半年开始迅速回升。2017，继续保持高增长趋势。一月至九月共发售超过10万台，同比增速超过了百分之百。但挖掘机基本寿命在十年以上，所以预计2018年挖挖掘机销量仍将保持小幅增长。
虽然挖掘机行业整体稍显回暖，但是在市场经济的今天，我们的企业更加不能放松。现如今随着互联网的发展，购买者可以更好的货比三家从而选择更好的挖掘机，这就让我们的企业需要更好的去改进这个挖掘机，在性能更好的基础上去降低挖掘机的这个成本，虽然国外在这方面已经进行了改进，但是国外的技术并不会直接给我们的企业，如果我们的企业不加快改进的这个过程，那更多的订单就会给国外的挖掘机厂拿去，这会使我国的挖掘机产业更难发展，所以就给我们的企业带来了一个新的挑战如何对挖掘机进行更好的改进从而占有更多的市场份额而不被市场淘汰。
1.4 挖掘机动臂发展趋势
现如今为了提高竞争力而减少成本，挖掘机动臂一直往液压式的方向发展。一直在探索更加经济的材料，即可以承受强度又比较便宜。在结构方面也一直在突破，更稳定的结构一直是研究人员探索的目的。
1.5 课题的意义
这几年来挖掘机所要挖掘的物体不在局限于泥土，还有很多重建的地基等，所以对于挖掘机动臂的受力以及铲斗的刚度提出了更高的要求。如果一个挖掘机在挖掘的时候动臂发生了损坏，不仅回需要维修的大笔费用，更会延误工程的期限，甚至对人身安全造成伤害。是以现如今动臂的抗压抗碰撞能力的优异显得更加的重要。本次课题就是对动臂进行一个受力分析，并对他进行一个改进，使它可以更好的适应现如今的大环境。这样不仅提高了企业的核心竞争力，还可以使购买者使用的更加放心。在一些严峻的挖掘任务中，这种更加优化的挖掘机就大大提高了效率，而效率就是金钱。并且只有不断的创新，才会更好的抢占外国市场。
版权保护: 本文由 hbsrm.com编辑，转载请保留链接: www.hbsrm.com/jxgc/zdh/1612.html
