裝載機鋼圈參數(shù)化設計及有限元分析.pdf

1、“裝載機鋼圈優(yōu)化設計”課題是山東大學可持續(xù)制造中心和山東工程機械鋼圈廠合作的校企聯(lián)合科技攻關項目。 本文主要利用計算機CAD/CAE/CAM技術，研究開發(fā)裝載機鋼圈的參數(shù)化設計軟件，進而通過對產品模型的有限元分析為“鋼圈優(yōu)化設計”提供必需的數(shù)據(jù)。 首先使用中端三維Solid Edge軟件建立裝載機鋼圈的三維模型，而后在熟悉直接作圖的基礎上用Visual Basic語言編程，開發(fā)了相應的參數(shù)化設計軟件(DSR)。該軟件主要

2、利用VB做二次開發(fā)工具，通過編程語言調用Solid Edge的建模指令，只要輸入鋼圈的主要參數(shù)，即可計算得出鋼圈結構的各項參數(shù)，從而實現(xiàn)鋼圈的全自動建模。該軟件具有界面友好，操作簡便的特點，能夠實現(xiàn)產品管理、參數(shù)化設計和有限元分析功能。不但可以對已有的零件進行二維、三維參數(shù)化設計，而且還能對新零件實現(xiàn)參數(shù)化設計，具有較強的功能擴展性。應用此參數(shù)化設計系統(tǒng)，不僅能方便地開發(fā)多類產品，提高企業(yè)的創(chuàng)新能力和新產品研發(fā)能力，而且可以大大減輕設計

3、人員的負擔，減少大量的重復繪圖工作，提高產品的可定制性和產品設計速度，提高生產效率，并為鋼圈的結構優(yōu)化提供了有利的工具。 車輪的幾何形狀復雜，受力情況難以確切描述，但是實踐證明車輪的應力集中導致局部高應力區(qū)是使車輪發(fā)生疲勞損壞的主要原因，可以通過改進結構局部幾何形狀和使用性能更好的材料的方法來延長車輪疲勞壽命。所以本文的研究方法是根據(jù)車輪彎曲疲勞試驗中的加載和約束邊界條件，建立車輪鋼圈的有限元模型，以快速發(fā)現(xiàn)局部高應力區(qū)，為進行

4、局部幾何形狀改進，降低這些區(qū)域的應力集中，延長車輪的疲勞壽命創(chuàng)造條件。 本文從裝載機整體受力出發(fā)，分析了裝載機在極限正載、直行時極限偏載、轉彎時極限偏載等常見工況下的受力狀態(tài)，得出鋼圈的極限受力狀態(tài)。以轉彎時極限偏載工況為典型，對車輪鋼圈施加約束和載荷，運用有限元分析軟件ABAQUS，結合受力模型進行前置處理工作，通過有限元仿真模擬試驗對鋼圈進行有限元分析求解，得出鋼圈的應力和位移云圖。通過分析應力、應變和安全系數(shù)，為進一步優(yōu)化