基于ADAMS的装载机工作装置动力学仿真方法研究

文中针对装载机工作装置进行动应力测试需要较高的时间与人力成本,以国产额定载重9t装载机为研究对象。提出一种应用虚拟样机技术快速获得装载机工作装置应力特性的方法。在ADAMS中建立了工作装置虚拟样机模型,对工作装置在不同工况下利用Step函数进行多刚体动力学仿真分析,得到的铰点载荷与实测载荷进行对比,验证仿真方法的合理性。利用Ansys生成动臂、摇臂以及连杆的柔性体文件,采用模态叠加法建立工作装置刚柔耦合动力学模型,导入不同工况下实测液压缸位移与铰点载荷,进行了工作装置动力学仿真分析,与Step函数仿真结果对比,结果表明：对于刚体动力学仿真分析,利用Step函数模拟铲装作业可以较好地反映铰点处的峰值载荷。对于刚柔耦合动力学仿真分析,基于实测载荷的最大应力与基于Step函数模拟的最大应力相对误差不超过26%,研究为装载机工作装置的强度分析与结构优化提供参考依据。     

基于ANSYS APDL的支撑筒结构优化设计研究

针对大型钢结构模块顶升装置中的支撑筒进行强度分析,分析结果表明其在夹持工况的等效应力远远小于在顶升工况时的等效应力.因此,选取顶升工况中的最大等效应力为状态变量,考虑顶升工况下的支撑筒,利用APDL零阶优化方法中的随机优化方法对支撑筒整体结构进行优化分析.结果表明,在满足夹持和顶升两种工况要求的情况下,支撑筒的体积得到...     

液压挖掘机工作装置的动态强度仿真分析

针对在大型正铲液压挖掘机工作过程中工作装置的运动以及零件的应力分布问题,在多体动力学软件MSC.ADAMS中建立了刚-柔、机-液耦合的虚拟样机,其中动臂、斗杆是柔性体,其模态中性文件在ANSYS中生成,其余为刚性体,液压系统在ADAMS/Hydraulics中建立;对整机理论最大挖掘力开展了分析,进行了最大挖掘力普查,得到了工作装置在不同位置产生的最大挖掘力;在ADAMS中对其进行了运动学及动力学仿真,分析了其在相应约束以及负载状态下以最大挖掘力挖掘和以一定效率挖掘,举升工况时部件的应力应变.研究结果表明,该仿真模型比典型的工况方法更全面地反映了工作装置的运动状况和部件的强度状况,提高了计算精度和效率,可以为挖掘机结构设计优化提供较为可信的参考.     

不同外载荷作用下轮式装载机工作装置有限元分析

为研究不同外载荷作用下ZL50轮式装载机工作装置结构强度,采用实体单元对工作装置进行网格划分,用杆单元代替动臂和摇臂油缸,建立工作装置有限元模型。选择理论计算外载荷和实测铲装作业段最大载荷为有限元分析的载荷约束,该型号装载机工作装置结构大应力的分布区域在理论计算和实测载荷下基本一致。分析结果为装载机工作装置轻量化设计提供了参考依据。     

汽车前桥台架试验强度对标分析及其改进

前桥是载货汽车最重要的承重部件,需要承受不同方向的载荷和转矩。为了校核某新型前桥设计的安全性和可靠性,分别对该前桥在垂向跳动工况、制动工况、转弯工况以及转弯制动工况的受力进行力学分析,获取不同工况下的载荷。采用HyperMesh软件建立前桥有限元分析模型,并且基于理论分析的载荷,对其进行强度分析,分析结果表明其在4种典型工况下的最大应力值分别为379.0、490.9、267.0、533.5 MPa,均小于材料屈服强度,其中在制动工况和转弯工况时的安全系数均小于目标安全系数1.2,不满足设计要求。基于4种典型工况对前桥进行台架试验,获取测试点的应变数据,采用Ncode软件将其转换成应力值。台架试验强度对标结果表明其与有限元分析结果相接近,误差率均小于10%。为了减小应力集中,将板簧支座与前梁过渡连接处修改得更加平滑,改进方案的分析结果表明其在4种典型工况的最大应力值分别降低了21.3%、17.0%、28.4%和17.3%,并且改进之后前桥在转弯工况和转弯制动工况的安全系数均大于1.2,满足设计要求。     

装载机工作装置结构强度分析与试验研究

为获得装载机工作装置载荷谱测点位置,全面评估工作装置的结构强度与疲劳强度。建立铲斗受力模型,利用六面体单元和接触单元对工作装置整体结构进行有限元建模,采用典型工况法对工作装置结构强度进行仿真和试验研究,结果表明仿真值与实测值基本吻合,两者误差在1.6%~7.3%之间,从而有效地确定了载荷测点位置区域。采用Goodman疲劳极限线图法对工作装置结构测点位置的疲劳强度进行评估,试验测点的应力仿真值和试验值都在Goodman曲线范围以内,表明结构满足疲劳强度要求。将静强度校核与疲劳强度评估相互结合,获得了一种较为完整的结构强度分析方法。结构强度分析与试验结果为装载机工作装置载荷谱测试与疲劳寿命分析提供依据。     

掘锚机探放水钻机固定支架强度分析

针对一种掘锚一体机机载式探放水钻机,分析了其作业工况和功能需求。对钻机在各种工况下的受力进行分析,对关键部件的强度进行了有限元仿真校核。理论分析结果表明,安装座竖向载荷、伸缩滑套和钻机连接处的竖向载荷、伸缩滑套竖向载荷均是随着俯仰转角的增大,先增大后减小,在俯仰转角为0°时转矩最大。有限元计算结果显示关键部件伸缩轨道的和伸缩滑套的最大应力远小于所用材料Q345B的屈服强度,满足使用要求。钻机固定支架应力最大值仅为37.096 MPa,变形量为2.006 mm,说明钻机在最大载荷工况下,钻机固定支架能够满足强度要求。通过厂内和煤矿井下的工业性试验验证了设计的探放水钻机结构的有效性,具有较好的应用和推广价值。     

新型工艺转向架支撑定位装置的结构设计与强度分析

主要介绍了一种可适用于多种类型地铁车辆检修用新型工艺转向架支撑定位装置的结构特征,包括主要结构组成和特点。依据规范UIC615-4及EN13749的强度分析方法,并应用基于Hypermesh与ANSYS的联合仿真,建立相应的有限元模型,对工艺转向架的支撑定位装置进行结构强度分析。结果表明,在模拟运营载荷和超常载荷工况下,支撑定位装置的最大应力均小于材料的屈服极限,支撑定位装置满足静强度要求。     

高速重载齿轮泵壳体热流固耦合仿真

新一代高性能发动机所采用的高速重载燃油齿轮泵工作条件愈加恶劣,使得燃油齿轮泵壳体在泵内部高压流体载荷和高温热变形下工作失效问题突出。综合考虑了热流固三种因素,基于有限元数值模拟方法进行了齿轮泵壳体在极限工况下与热流固单向耦合条件下的工作强度仿真分析。首先,基于传热原理进行了壳体稳态温度场的分布规律研究,通过对壳体在热载荷和压力载荷共同作用下的静态响应进行了求解;其次,进行了齿轮泵壳体在极限工况下的内流场仿真分析,计算得到了齿轮泵内部油液压力载荷和轴承支反力载荷对至壳体对应区域的流固仿真边界;最后,在校核壳体在极端工况下的强度基础上,分别开展了考虑与不考虑热载荷下的壳体流固热单向耦合仿真分析。仿真结果表明：考虑热载荷后的壳体变形增大了约30%,应力增加了6%,热载荷对壳体结构的强度影响突出,是影响壳体刚度的关键因素。     

半开式离心压缩机叶轮叶片单向流固耦合分析

采用非结构化网格有限体积法和有限元方法,进行了不同工况半开式离心叶轮叶片单向气动与强度流固耦合分析。根据计算结果,分析了设计工况下叶片分别在气动载荷、离心惯性力载荷和耦合前两种载荷下的变形、应力分布。并对比分析了不同工况下气动载荷和耦合气动载荷和离心惯性力载荷情况下叶片的最大总变形和最大应力。得出了3种载荷情况下半开式离心叶轮叶片变形和应力的分布特征,探讨了工况变化对叶片的最大总变形和最大应力的影响。     

某浮空器抓手结构力学性能仿真与试验

浮空器抓手结构对维持囊体在外载荷下的平衡与稳定起关键作用.文中提出了一种基于褶皱仿真的浮空器抓手结构力学性能分析方法.以尾翼梯形抓手为研究对象,建立其有限元模型与主要力学参数.对尾翼抓手在面内拉伸载荷下的变形机理进行了分析.根据梯形抓手的成形特点,分析了结构典型的破坏方式并预测了破坏载荷.开展了抓手结构破坏试验,从膜面变形、破坏位置和破坏载荷方面验证了仿真方法的有效性.文中的分析方法和结果可以为提升现阶段浮空器抓手的设计效率和设计质量提供技术基础.     

RV减速器摆线针轮传动多体动力学研究

摆线针轮啮合传动部分是RV减速器的关键结构之一,基于多体动力学构建虚拟样机进行仿真分析是研究RV减速器动态特性的常用方法。在不同载荷和不同工作环境下,基于多刚体动力学对RV减速器进行了仿真分析,仿真结果直观显示了不同工作环境下摆线针齿啮合特性变化情况。采用刚柔耦合技术,提取连续节点应力变化曲线进行分析,确定了啮合时最大接触力的位置和大小,为后续对修形方式的研究和改进提供了理论基础。     

基于ANSYS车辆铲斗举升机构结构优化分析

铲斗举升机构是保证货物装卸顺利进行的最重要单元,受力情况复杂.针对车辆的铲斗举升机构进行优化设计,根据机构的结构特点进行力学假设,对模型进行简化,获取受力情况特点,在此基础上对系统各主要单元的受力进行分析;基于有限单元法对系统各部分进行建模,以受力分析结果作为加载条件,分析三种典型工况下各部分的应力分布,获取应力最大点...     

盾构机冗余驱动推进系统不同分组策略的动力传递特性实验研究

盾构机冗余驱动推进系统不同分组策略是其顺应复杂地质环境中掘进时突变载荷的一种重要的手段。以盾构机机械结构和工作载荷为基础,设计变负载下冗余驱动推进系统动力传递特性研究实验台,引入分组矩阵建立冗余驱动推进机构的力传递模型,通过数值仿真与实验数据相比较验证实验台的有效性。针对盾构机中两种典型的分组策略,提出实验台相应等效分组方法,对不同载荷下冗余驱动推进系统的动力传递特性进行研究。实验结果表明,不同变载荷条件下冗余驱动推进系统采用不同的分组策略可以有效降低载荷波动,该结果为面向复杂地质条件的盾构机冗余驱动推进系统分组设计方法的建立提供了依据。     

基于MATLAB-AMESim的液压缸位置伺服系统辨识方法研究

基于传统液压缸伺服系统建模参数的复杂性、不确定性、以及系统的时变性等问题,提出了一种基于MATLAB-AMESim的液压缸位置伺服系统辨识方法。该文以组成足式机器人驱动单元的液压缸为研究对象,简单介绍了液压缸的组成结构及工作原理;其次建立液压缸控制系统模型、传递函数,阐述了液压缸伺服系统辨识方法原理和基本过程;最后,通过MATLAB-AMESim软件搭建单缸位置伺服系统进行系统辨识仿真,将仿真结果与实际液压缸位置伺服系统测试结果进行对比。实验表明基于MATLAB-AMESim的液压缸位置伺服系统辨识仿真具有良好的实用性,验证了系统模型辨识方法的有效性。     

基于AMESim的石材叉装车工作装置运动特性研究

石材叉装车作为一种新型工程机械,需要具有较大的举升力和较强的运输性能,同时必须能够适应复杂的作业环境。由于现代矿山开采中叉装车的工况与装载机截然不同,因此传统的将装载机铲斗直接换成货叉的设计方法,使叉装车的举升性能未能得到较大的提升,不能满足使用要求。为获得结构合理、举升性能良好的叉装车工作装置,建立了工作装置动力学模型并分析比较了动臂液压缸铰接点水平和竖直位置变化对工作装置运动特性的影响规律,选取了动臂油缸最优铰接点位置。仿真结果表明,在同样举升30 t荒料的工况下,工作装置动臂液压缸最大压力减小了5 MPa,实现了叉装车性能的优化,为叉装车工作装置参数优化提供了依据。     

高速动车组斜齿轮的齿根裂纹萌生寿命数值计算

为分析高速动车组斜齿轮的齿根裂纹萌生寿命,采用UG建模软件建立了斜齿轮副的三维模型,并通过ABAQUS软件确定了裂纹萌生位置。基于疲劳损伤累积理论,对试验齿轮分别采用名义应力法和局部应力应变法模拟计算出裂纹萌生寿命;进行了高频疲劳试验,得到了裂纹萌生寿命,通过对比模拟结果与试验结果,确定了最佳损伤模型,计算得出了斜齿轮齿根的裂纹萌生寿命。分析了载荷、表面粗糙度、残余应力、齿顶修缘等因素对裂纹萌生寿命的影响规律。研究结果表明,载荷及表面粗糙度对裂纹萌生寿命的影响比较显著;裂纹萌生寿命随着残余压应力的增大而延长;适当的修形可延长斜齿轮裂纹萌生寿命。     

A cyclic simulation approach for the generation of the non-stationary load histories of engineering vehicles

The present paper focuses on the simulation of the non-stationary load histories of engineering vehicles for fatigue tests. For the first time, the characteristics of the service loads experienced by engineering vehicles are described. Then rainflow data-reduction contributing to reduce the testing time and extrapolation of each operating section to generate the unavailable extreme loads in a limit test are carried out. Finally, based on the simulated load history of each operating section using Markov chain Monte Carlo method (MCMC) and the corresponding simulation length generated by the Monte Carlo method, a cyclic simulation approach is proposed to generate non-stationary load histories, by which the cyclic characteristic can be reconstructed well. The results of comparison between the observed and simulated load histories show good agreement.     

自由锻造油压机常锻工况能耗特性

为分析大功率自由锻造油压机电液比例控制系统能量分布规律,以常锻工况为例,综合考虑操作工操作影响,研究了操作手柄控制方式及系统控制流程,建立了油压机电液比例控制系统的能耗计算模型和仿真模型,并通过20MN快锻油压机实测数据验证了仿真模型的正确性。基于仿真模型,对20MN自由锻造油压机电液比例控制系统的能耗分布规律进行了仿真,重点研究了油压机不同载荷和操作工操作速度对系统能耗的影响。锻造油压机常锻过程存在较大的速度变化,恒定的流量源不能匹配负载变化,导致20MN自由锻造油压机满载时能量利用率仅为14.3%。研究结果还表明,载荷越大、操作工操作越熟练,系统的能量利用率越高。     

一种计算步行式底盘局部结构载荷的优化方法

为确定步行式底盘局部结构在作业时的最大受力状态,对底盘结构进行强度设计,建立底盘和局部受力结构在作业状态下包含所有位置自由度参数的力学分析模型,提出一种基于响应面法求解底盘局部结构载荷的优化分析模型。用两级优化模型对局部结构的最大受力状态进行优化：第1级优化模型用逐步二次规划法找到局部结构在给定位置参数下的最大受力状态,然后通过正交试验设计构造出局部结构界面最大受力状态与位置参数之间的响应面函数;第2级优化模型用遗传算法求解响应面函数的最大值,并通过二分法不断缩小位置参数的搜索空间,提高响应面函数的逼近水平。研究表明,该优化方法是解决复杂结构系统中多变量优化问题的有效手段,并为步行式机构设计提供理论依据。