㈠ 挖掘機工作裝置結構性能分析，畢業論文，
沒辦法呀。
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㈡ 50裝載機總體設計
ZL50E輪式裝載機基本參數
ZL50E WHEEL LOADER SPECIFICATIONS
發動機型號…………………………………………………………..WD615.67G3-36
D6114ZGB
Engine Model
功率（kW/PS）……………………………………………………………162/160
Power
額定轉速（r/min）…………………………………………………………..2200
Rated Revolution
額定載重量（t）………………………………………………………………5
Rated Load Weight
最大卸載高度（mm）（斗尖/斗刃）………………………………………2990/3104
Max. Dump Clearance （Up to Tip/Up to Edge）
最大卸載距離（mm）（斗尖）……………………………………………………1220
Max. Dump Reach （Up to Tip）
最高行駛車速（km/h）……………………………………………………………36
Max. Travel Speed
最小轉彎半徑(mm)………………………………………………………………6520
Min. Turning Radius
最大牽引力（KN）………………………………………………………………..165
Max. Traction Force
工作裝置動作時間（三項和）（s）……………………………………………12.5
Hydraulic cycle time (Total)
額定斗容（m3）………………………………………………………………….3
Rated Bucket Capacity
掘起力（kN）…………………………………………………………………..180
Breakout Force
總長度（mm）………………………………………………………………….8250
Overall Length
總寬度（mm）………………………………………………………………3000
Overall Width
總高度（mm）………………………………………………………………3520
Overall Height
操作重量（t）………………………………………………………………. 16.2
Operating Weight
特點
Features:
發動機
本機採用斯太爾WD615.67G3-36發動機，或可選配上柴D6114，動力強勁
Optional Engine Steyr diesel engine WD615.67G3-36, and Shanghai diesel engine D6114.
變速系 吸收了卡特技術的雙渦輪液力變矩器，動力換檔變速箱，結構緊湊，高效、可靠，操縱方便；主要軸承採用進口件；
Power Train Twin turbine torque converter, manufactured by Cheng Gong and employing CAT technology, and power shift transmission which features compact structure, high efficiency, reliable performance, and operational ease. The key bearings are imported.
驅動橋 採用技術成熟的、性能優良的成工50橋，承載能力大，可靠性高；關鍵密封件採用進口產品；
Axles Heavy ty and reliable axles designed with advanced Cheng Gong Series 50 axle technology. Key seals are imported.
液壓系統 全液壓轉向系統，操縱輕便靈活，性能可靠。流體連接件採用國內知名品牌，密封可靠，管路系統壽命高；採用PERMCO的泵；
Hydraulic System Full hydraulic steering system with operational ease and high efficiency. Well known hydraulic fluid connections with reliable seals ensure long service life of line system. PERMCO pumps used.
工作裝置 工作裝置優化設計的Z型連桿機構，掘起力大，作業效率高，循環時間短；斗容大，卸載高度、卸載距離大，適合更大范圍的需求；其銷軸採用防塵結構設計，延長了使用壽命，縮短了維修周期。
Implement Optimally designed Z-bar linkage mechanism with large breakout force, high efficiency, short cycle time, large mp clearance and reach, and suitable for a wide variety of applications. Dust proof pins ensure its long service life.
駕駛室 符合人機工程的駕駛室，密閉、隔熱、減震，降噪，操縱舒適，視野廣闊；
Cab Ergonomically designed for total control and comfort with impressive panoramic visibility. It features heat insulation, shock absorption, and low noise level.
車架 四板塔型前車架與箱型後車架為主機提供了堅實的受力基礎，上下鉸接間距大，採用圓錐滾子軸承，壽命長；整機穩定性好；
Frame Heavy-ty front frame with four-plate loader tower and rear frame with special box-section structure provides strength and large load capacity. It features long upper and lower hitch distance, cone bearing which ensure extended service life, and a long wheelbase design which results in improved centre of gravity and stability.
整機布置 整機布置合理，液壓油箱上置，燃油箱後置，維修性好，弧性機罩使外觀更為協調、美觀，後視效果好；
Vehicle Arrangement Improved positioning of the hydraulic tank (higher position), and the fuel tank (rear of machine). Compact structure with easy access to service points ensures hassle-free maintenance. Attractive and improved cabin and overall machine design with streamlined engine hood for superior rear visibility.
可選配件 空調、加大斗、石方斗、加長臂、破碎錘，以及集裝箱叉、鋼管叉、木柴叉、起吊臂等多種作業裝置，滿足您的各種需求；
Optional Equipment Air-conditioning
Large, light material buckets
Bucket for rock
Extended lift arms
Hydraulic hammer
Multi-purpose implements including log, container and steel tube forks, and hoisting arm.
破碎錘技術特點
Features of Hydraulic Hammer:
● 強勁的擊打力量
●Strong crushing force
● 極高的系統效率
● High system efficiency
● 科學的構造、優良的材質、先進的工藝，保證了卓越的耐久性
● Scientific structure，good quality material，and advanced processing ensure the best rability.
● 簡單的結構、極佳的油脂潤滑位置、無氮氣泄漏的後蓋，使維修保養異常便利。
● Simple structure，ideal greasing position and rear cover with nitrogen gas leakage proof make the maintenance very easy.
成工產品破碎錘技術參數：
Specifications for Cheng Gong Hydraulic Hammer：
破碎錘重量 467-889 kg
Operating Weight
驅動壓力 130-180 bar
Hydraulic pressure
驅動油量 45-140 lpm
Oil Flow
擊打頻率 400-820 bpm
Frequency
鋼釺直徑 85-105 mm
Tool Diameter
擊打力 1200-2750 J
Crushing Force
ZL50E輪式裝載機配破碎錘產品的整機參數：
Specifications for ZL50E Wheel Loader attached the hydraulic hammer：
整機重量 15500 ~ 16000kg
Operating Weight
長 8186mm
Length
寬 3000mm
Width
高 3520mm
Height
*內容及規格參數如有變更，恕不另行通知。
*Materials and specifications are subject to change without notice.
㈢ 裝載機工作裝置的有限元分析的難點在哪
1、 引言
裝載機是工程機械的主要機種之一，廣泛用於建築、礦山、水電、橋梁、鐵路、公路、港口、碼頭等國民經濟各部門。國外裝載機發展迅速，而我國裝載機在設計上存在很多問題，其中主要集中在可靠性、結構設計強度等方面[1,2]。由於採取「類比試湊」等設計方法在一定程度上存在盲目性，容易形成設計中的「人為」應力集中點，造成機構整體強度的削弱甚至破壞。按這種設計生產出的產品，外觀上看上去很強壯、剛性很好，但卻有內在的設計缺陷，使用過程中常因工作裝置結構強度等原因，產生開焊、甚至斷裂等破壞，致使工作裝置報廢，造成重大經濟損失。
本文將以SDZ20型裝載機為例，建立有限元模型，在典型工況下用MARC軟體進行靜態結構分析，獲得工作裝置整體的應力及變形分布。其結論對該種結構的優化設計有一定的指導意義。
2、 工作裝置結構受力破壞與力學特徵
2.1工作裝置的結構
工作裝置由鏟斗、動臂、橫梁、支撐、搖臂、拉桿等組成。各構件之間由鉸銷聯接，有相對轉動。為了增強搖臂、支撐的剛度，在搖臂及支撐之間有筋板連接，在計算時，可以將其視為一體。動臂上鉸點與裝載機前車架鉸接，中部鉸點與舉臂油缸鉸接；搖臂上鉸點與翻斗油缸鉸接。用MARC對其做有限元靜力分析中，認為工作裝置各鉸接處沒有相對轉動。動臂是工作裝置的主要受力部件，其截面形狀為矩形；又因其長、寬方向遠大於厚度方向，故可以用板殼元對動臂進行離散。橫梁截面為箱形，為焊接結構。搖臂和支撐也是焊接結構，其焊接板的截面均為矩形。考慮各構件的厚度遠小於其它兩個方向的厚度，可以認為均為板類零件。
2.2結構受力與破壞特徵
裝載機整體結構為對稱結構。分析裝載機插入、鏟起、舉升、卸載等的作業過程可知，裝載機載初鏟時，工作裝置受力最大。在整個工作過程中受到的外界載荷為不變載荷，主要是物料的重量以及機構自重。由於物料種類和作業的條件不同，裝載機工作時鏟斗切削刃並非均勻受載，一般可以簡化為兩種極端情況：（1）認為載荷沿切削刃均勻分布，並以作用在鏟斗切削刃中點的集中載荷來代替均布載荷，稱其為對稱受載情況；（2）非對稱受載情況，由於鏟斗偏鏟、料堆密集情況不均，使載荷偏於鏟斗一側，通常將其簡化為集中載荷作用在鏟斗最邊緣的斗齒上。這兩種處理方法都是偏於安全的。當結構受力超過其極限載荷，材料發生塑性變形直至開裂（焊接部位）或斷裂。
3、 有限元模型的建立及邊界條件
工作裝置作為裝載機的主要工作部件，強度和剛度必須有充分的保證。根據工作裝置的結構特徵，建立起與其對應的有限元模型。
3.1單元類型的選取有限元網格劃分
工作裝置的各板厚度均勻，且長寬相比較小的多。根據經典薄殼理論假設，厚度小於中面輪廓尺寸1/5的為薄板。因此可以採用空間板殼單元進行網格劃分。考慮四邊形單元比三角形單元具有更高的計算精度，而三角形單元比四邊形單元更利於擬合過渡，所以採用四邊形單元與三角形單元混合進行網格劃分。
有限元網格按照「均勻應力區粗劃、應力梯度大的區域細劃」的原則進行劃分。按照給定尺寸自動劃分後，對局部（如尖角和軸承孔等部位）進行細劃。有限元模型如圖2所示。
3.2邊界條件的施加
邊界條件包括兩方面：邊界載荷和邊界約束。取額定裝載量，按靜力等效的原則將力施加在鏟斗尖內移約100mm處中部。在初鏟轉斗時，可認為舉臂油缸和翻斗油缸都不動，動臂的兩個鉸銷部位和搖臂的鉸銷部位無相對移動。
3.2.1邊界載荷
額定裝載為2×104N。聯合鏟取的工況進行載入。根據以上假設，可以計算出鏟斗所受水平力Rx和垂直力Ry。
水平力（即插入阻力）的大小由裝載機的牽引力確定
Rx=Pkpmax=4000N 式中，Pkpmax為裝載機的牽引力。
垂直力（即鏟起阻力）大小受裝載機的縱向穩定條件的限制。
Ry=GL1/L=58800x1300/2615.8=26974N 式中，G——裝載機自重，為6000kg（58800N）。
L1——中心到前輪水平距離，為1300mm。
L——垂直力作用點到前輪水平距離，為2615.8mm 。
考慮到鏟斗的特殊性，對其變形及破壞不予考慮。根據聖維南原理，局部載荷不影響遠處應力場的分布，可以知道，在鏟斗尖部附近所施加的點載荷不會影響除去鏟斗外的工作裝置的應力分布。所以這種載入方式是可行的。
3.2.2邊界約束
根據假設，舉臂油缸和翻斗油缸不動。這樣，在油缸與工作裝置的鉸接處和動臂與前車架的鉸接處分別施加對應的邊界條件。
3.3材料性能參數的確定
SDZ20型裝載機工作裝置構件所用的材料為16Mn（包括動臂、搖臂、支撐、橫梁和各筋板、加強板）和Q235（拉桿），變形在彈性范圍內，對應各構件分別施加所需材料常數：
4、 結果分析
用MARC軟體對工作裝置進行有限元分析，得到整個工作裝置的整體應力應變場、變形場分布，圖3給出了工作裝置的局部等效應力分布。
由結果可知，該裝置的結構完全滿足了強度要求。各構件情況是：動臂的危險點在動臂下鉸點及動臂與舉臂油缸鉸接處附近，應力值已經分別達到142.5MPa和118.9MPa，偏載時應力值達到184.5 MPa和153.6 MPa，是正載時的1.29倍，且偏載的一側與橫梁焊接部分出現應力集中，其值已達到100 MPa；搖臂的危險點在搖臂與拉桿鉸接處，應力已達91.7 MPa；橫梁的危險點在橫梁與動臂的鉸接處，應力值已達65.2 MPa；拉桿的危險點在與搖臂鉸接處，應力值已達107.2 MPa。同時，在偏載時，動臂承載了由於偏載所產生的大部分扭矩，而其他構件在偏載時的應力集中相對減小。即使這樣，最大值仍遠小於屈服應力，設計是偏於安全的。
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