46吨大型液压挖掘机斗杆有限元分析

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挖掘机动臂有限元分析

挖掘机动臂结构设计及仿真分析学生姓名：杨鹏专业：机械设计制造及其自动化指导老师：何孔德副教授挖掘机介绍挖掘机，又称挖掘机械（excavating machinery)，是用铲斗挖掘高于或低于承机面的物料，并装入运输车辆或卸至堆料场的土方机械。

挖掘机挖掘的物料主要是土壤、煤、泥沙以及经过预松后的土壤和岩石。

哥弟官方旗舰店,从近几来工程机械的发展来看，挖掘机的发展相对较快，挖掘机已经成为工程建设中最主要的工程机械之一。

挖掘机最重要的三个参数：操作重量（质量），发动机功率和铲斗斗容。

本课题的主要任务：1.对挖掘机动臂进行简化处理，并用Pro ENGINEER建立三维。

2.将三维模型导入ansys中，并对三维模型加载，得出应力云图。

3.针对挖掘机动臂应力云图，结合动臂结构，进行改变，以改善动臂的应力集中情况。

对挖掘机动臂结构进行简化处理在ansys有限元分析中是不允许有缝隙出现的，所以将动臂的一些地方进行简化处理，然后建立三维模型挖掘机动臂的二维图形挖掘机动臂的三维图形挖掘机受力分析及动臂应力计算（1）、挖掘机阻力均布在铲斗的切削板上，此时可等效为集中载荷Fa作用在铲斗切削板中部。

（2）、挖掘机阻力Fb作用于铲斗的边齿，作用于铲斗的最外侧。

(3)、挖掘机阻力Fb作用于铲斗的边齿，同时受到横向力Fc的作用。

工作装置的受力分析（1）、挖掘机阻力均布在铲斗的切削板上，此时可等效为集中载荷Fa作用在铲斗切削板中部。

（2）、挖掘机阻力Fb作用于铲斗的边齿，作用于铲斗的最外侧。

(3)、挖掘机阻力Fb作用于铲斗的边齿，同时受到横向力Fc的作用。

如图建立动臂应力计算图形，把动臂受力作为作为静载分析。

挖掘机动臂的前处理（1）、动臂单元类型选取。

preprofessor》element type》beam（2）、定义材料属性。

preprofessor》material model》EX（1.8e5）PRXY （0.3）（3）、定义截面。

液压挖掘机工作装置有限元分析

２．３液压挖掘机工作装置有限元集成模态分析当液压挖掘机工作装置中的液压系统频率和外界的作用在与工作装置规范要求的频率相接近时，那么在很大程度上都会加剧工作装置发生振动的情况。当工作装置的结构由于轻量化而引起大幅度的振动时，就需要对液压挖掘机工作装置利用有限元模态进行有效的分析。建成工作装置的有限元模型后，要对工作装置的有限元结构进行动态模态分析，在得到２Ｏ阶谐调频率和振型。当工作装置中的斗杆和铲斗的刚度相对来说比较小时，那么各阶频率对液压挖掘机工作装置产生比较明显的影响。工作装置的各阶振型在体现出液压系统具有自身固有的空间特性时，主要是体现了工作装置的各个部件的侧向和铲斗在扭转变形或者是系统的回转变形。另外，铲斗中的物料也会对液压系统产生重要的影响，在考虑物料对液压系统产生的影响后，那么就可以降低液压系统中原本固有的频率，那么
油缸。因此，为了建立液压挖掘机工作装置的三维几何模型，可以严格的按照液压挖掘机的主要参数，相应的采用ｕＧ软件技术。在建立液压挖掘机工作装置三维模型时，必须要将螺纹孔去掉，保证不
会对计算结果的倒角以及运输吊耳等环节产生影响。另外，要按照连续处理的方法对实际模型进行焊缝，同时要按照与母材相同的材料进行处理，然后装置成一个几何模型。１．２液压挖掘机工作装置有限元模型的建立通常都是将薄钢板进行焊接从而构建成液压挖掘机工作装置的实际结构。构成有限元的几何模型一般都是非常复杂的，因此在划分有限元模型的单元类型时主要都是选择三维实体单元。
２液压挖掘机工作装置集成有限元分析２．１液压挖掘机工作装置有限元集成强度分析在对液态挖掘机工作装置有限元集成强度进行分析时，利用现进行的液压挖掘机工作装置为例子。该工作装置的动臂行业斗杆液压缸作用力臂最大，铲斗和斗杆铰点以及斗杆与动臂铰以及斗杆与动臂

挖掘装载机伸缩斗杆的有限元分析

笔者在伸缩斗杆的结构设计中采用ＡＮＳＹＳ
ＷＯＲＫＢＥＮＣＨ软件进行了Biblioteka 限元分析，在设计阶
摘
要：用Ｐｒｏ／Ｅ软件建立了挖掘装载机伸缩斗杆的三维设计模型，然后将设计模型导入有限元分析软件ＡＮＳＹＳ
ＷＯＲＫＢＥＮＣＨ中建立伸缩斗杆的有限元模型，对伸缩斗杆进行结构强度计算，用计算结果指导伸缩斗杆的设计改进，
研究与分析
２０１３年第２期（第２６卷，总第１２４期）・机械研究与应用・
挖掘装载机伸缩斗杆的有限元分析
赵学龙，潘国斌，刘寅，刘巧珍，蓝
（江苏柳工机械有限公司，江苏镇江
强
２１２００５）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ３ＤｄｅｓｉｇｎｍｏｄｅｌｏｆｅｘｔｅｎｄａｂｌｅａｌｑｆｌｏｆｂａｃｋｈｏｅｌｏａｄｅｒｉｓｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄｂｙＰｒｏ／Ｅｓｏｆｔｗａｒｅ，ａｎｄｔｈｅｄｅｓｉｇｎｍｏｄｅｌ
倒角的处理：一般情况下，倒角特征予以删除；倒圆角的处理：在无关紧要处，删除倒圆角；在关键位置可将圆角保留；附属小部件的处理，一般情况下，三维设计模型中存在的一些分析模型用不到的附属小部件删除即可；焊缝的处理：设计模型中一般无焊缝，分

挖掘机动臂有限元模态分析

中图分类号：Ｈ１，Ｕ２文献标识码：Ｔ６Ｔ６１Ａ
挖掘机工作装置的传统设计多采用静力计算确定工作装置
当系统的自由度很大时对这样一组耦合方程进行求解将非模态分析方法就是以无阻尼的各阶主振型所对应的模态的受力，依靠安全系数的选取保证其强度及可靠性的经验方法，常困难。１解耦，变成各个独立的微分方程。对而未能充分考虑其工作过程中所受动态载荷带来的冲击与振动坐标来代替物理坐标使式（）问题。挖掘机作业过程中工作装置时刻处于振动之中，且其振动式（）１进行拉氏变换后得到：怕【］）（）＿）（）ｓｃ＋｛ｓ｝（｝２陶ｘ５
ｒｄｏｔｎｔｏｓｅｗｉｒａｓｌｔｆｅｎｓａｄｐａｔａｒｓｉｉ．ｔａｔｔｅｏｅ５ｍｏｅｒｉｕｉｗｔｓｈｃａｅｂｏｕｅｒｅｅｓｎｒｉｅｔｃｏＡｓ．ｒ１ｄｓａｅｅｔａｈｃｃｌｒｔｎｌｈｆａｏｔｄａｄｅｔｎｅ．ｓｉｈｒｎｅｕｎｙａｄｍｉｉｒｉｏｅｉｒｖｅｅ．ｈｔｄｒｖｄｓｉ— ｄｐｅｎｘｅｄｄＩｎｅｅｔｒｑｅｃｎａｎｖａｏｍｄｓｅｉｗｄＴｅｓｙｐｏｉｅｍ— ｔｆｂｔｎｕｐｒｔｏｅｐａｅｅｆｒａｙｉｏｍｃｖｏ，ｄｉｐｏｉｅｆｕｄｔｎｏｅａａｓ — ｏｔｄｌａｍｔｒｏｌｓｆａｏｅａａｒａｔｒｖｄｓｏｎａｉｔｌｉｏｄｎａｍｒｎａｓｒｆｘｔｎｏｆｈｎｙｓｆｙｎｉｐｒｒｎｅａｄｏｔｉｉｒｃｕａｙａｉｃａａｔｉｉｆｒｔｍｏｃｖｏｄｔｅｍｆａｃｅｏｍａｃｉｚｏｏｓｕｔｒｄｎｃｈｒｅｓｃｏｅａｅａａｒａｎｐｍａｎｆｔｔｌｍｃｒｔｓｈｒｆｘｔｎｈ

液压挖掘机动臂有限元分析方法研究

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔ￣ｉｎｇａｃｅｒｔａｉｎｔｙｐｅｏｆｈｙｄｒａｕｌｉｃｅｘｃａｖａｔｏｒ（２０ｔ）ｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｏｂｊｅｃｔ。ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｓｅａｍｌｅｓｓｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎｆｏ
Ｔｈｅｎａａｌｙｓｉｓｍｅｔｈｏｄｃａｄｑｕｉｃｋｌｙｂｕｉｌｄｅｎｔｉｔｙａｎｄｉｎｆｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｍｏｄｅｌａｎｄｃａｒｔｇｕｒａａｎｔｅｅｔｈｅｑｕｌｉａｔｙｆｇｏｒｉｄａｎｄｃｏｍｐｕｔｔｉａｏｎｌａｅｆｉｆｃｉｅｎｃｙ．Ａｔｔｈｅ３Ｏ；ｌ￣ｅｔｉｍｅ，ｉｔａｌｓｏｓｏｌｖｅｔｈｅｓｈｒｉａｎｇｏｆｔｈｅｉｆｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｍｏｄｅｌｉｎｄｆｉｆｅｒｅｎｔｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｎｄａｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ
摘
要：以某型液压挖掘机（２０ｔ级）为研究对象，基于ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ、Ｈｙｐｅｒｍｅｓｈ、Ａｎｓｙｓ三种软件无缝连接，利用各自软件功
能特点对挖掘机反铲工作装置一动臂进行建模和分析，提出了一种快速、方便、高效的有限元分析方法，该分析方法能够快速建立三维实体和有限元分析模型并能保证网格质量和计算效率，同时也解决了不同工况共享有限元模型和销轴连接模拟的问题；分析结果表明该分析方法是切实可行的，对其他工程机械有限元分析的研究也具有一定参考意义。

m矿用挖掘机斗杆结构有限元分析报告

本科生毕业设计（论文）中文题目：27m³矿用挖掘机斗杆结构有限元分析英文题目：The FiniteElement Analysis of the Dipper Handle of the 27 m3Mining Shovel摘要挖掘机结构非常复杂，往往是多发动机同时驱动，其工作环境恶劣，外载荷随机性变化，因此在设计大型矿用挖掘机时，为了使其能够作业安全，工作顺畅，除必要的理论分析和静强度计算外，还必须要进行动力学分析和有限元分析，以保证在设计之初机械的动强度及可靠性。

介绍了国内外挖掘机的发展状况，以及本课题研究的意义及内容。

本文是对挖掘机进行静力学及有限元分析，适应我国矿用挖掘机发展的需要，充分利用前人的研究成果和已有的实验数据，在P&H-2300的基础上对斗容为273m的大型矿用挖掘机的斗杆进行分析。

对机械式单斗挖掘机的结构进行了介绍，并斗杆的结构进行了分析，根据经验公式确定了斗杆的结构尺寸。

简单介绍斗杆模型的建立过程以及所用软件的发展过程及应用特点，然后将UG中建立的斗杆的模型导入ANSYS中。

文章结尾介绍了有限元分析软件在静力分析的应用，针对挖掘机斗杆在不同工况下的受力，应用静力分析模块对斗杆的简化模型受力情况进行了分析，得到其应力变化情况，并得到最大单元的位置。

我们以后要做的工作是建立起有限元的有效性评估机制，结合实体模型仿真实验数据，分析误差产生的原因，研究出一个更有效更快捷的分析体制。

关键词：斗杆有限元分析UG ANSYSABSTRACTThe construct of excavator is very complex and the multiple movers often work simultaneously. At the same time its working environment is very bad and the eternal load varies randomly. As a result, when designing the new product of excavator, in order to ensure the performance safety, the designer not only has the basic theory analysis on static load computing, but also do necessary work about the kinetics of mechanism to qualify the dynamic reliability in the period of designing.The first novel is devoted to write the development of domestic and theforeign excavators, As well as the study of the subject content and significance.To meet ou- rs development requires,this paper make dynamics simulation and finite element a- nalysis ofmining excavator equipment which capacity is 27 m3. It introduced the s- tructure of the mechanical shovels, and analyzedthe structureof its working equeq- uipment. According to the empirical formula to determine of the equipment structu-resize, and the various componentssize.Then briefly introducedthe process of esta blishment of the working equipment, andevelopment of the used software also inc- luding its applicational charactistic , then lead the model of working equipment est- ablished in the UG to ANSYS.then introduced the softwareANSYSin the static a- nalysis .Contra pose the working equipment ofexcavatorin different conditionsinthe working, it analyzedthe work force of the modelbystatic analysis device to get the stress changes and the maximize location of unit. Then it isthe conclusions of the full text . Our future tasks isto establish the effectiveness of virtual prototyping evaluation mechanism, to combinedata of physical prototype simulation analyzetheerrors causes and researcha fault-tolerant Virtual Prototyping System to ensure that the test data is credible, and any potential errors can be quantified.Key word: working equipmentUG ANSYSFEM目录第1章绪论11.1概述11.2机械式挖掘机国内外发展状况1 1.3市场前景分析31.4本论文研究的必要性及意义41.5本论文研究的内容4第2章斗杆的结构设计62.1矿用挖掘机工作装置简介62.2斗杆的结构分析72.3斗杆的设计计算82.4斗杆应力的计算9第3章斗杆模型的建立113.1UG概述113.1.1应用软件UG简介113.1.2 UG软件的特点123.2参考模型的创建133.3斗杆模型的导入过程14第4章斗杆的有限元仿真分析164.1有限元方法概述164.2有限元方法的历史174.3有限元方法的基本思想194.4有限元法的分析步骤194.5应用软件ANSYS的介绍204.5.1 ANSYS软件简介204.5.2 ANSYS的主要特点214.6有限元模型的建立224.7单元类型的选择234.8网格划分简介234.8.1选择网格划分方式234.8.2指定单元划分形状24 4.9边界条件244.10工况的确定及载荷计算254.10.1工况1254.10.2工况2264.11斗杆强度刚度分析284.11.1 工况1284.11.2 工况230第5章结论325.1结论325.2展望32参考文献33致谢35第1章绪论1.1概述目前，大型矿用机械式电铲挖掘机在国内、国际的矿山开采及工程施工行业中有着广泛的应用，其性能的优劣对生产率的有很大的影响。

ANSYS有限元分析应用于挖掘机结构件的力学优化

ANSYS有限元分析应用于挖掘机结构件的力学优化发表时间：2015-12-24T14:28:53.517Z 来源：《基层建设》2015年19期供稿作者：张马永1 汤强2 刘刚强3 [导读] 徐州徐工挖掘机械有限公司江苏徐州对于工程机械产品，结构件是设备能够正常工作运转的前提，因此结构件的强度对产品设计来说是非常重要。

张马永1 汤强2 刘刚强3徐州徐工挖掘机械有限公司江苏徐州 221004摘要：随着计算机行业的快速发展，力学分析方法有限元法被广泛的应用于机械、建筑、水利水电及航空航天等领域，对于机械行业尤其重要，通过对结构实体的建模，网格划分，工况加载及计算分析，了解结构在工作区域内的应力状态分布和应力水平，并由此对结构的应力集中区域进行设计改进，以达到保证结构强度，优化结构形式的目的。

关键词：有限元；ANSYS；挖掘机；斗杆1、引言ANSYS软件是由ANSYS公司研制的大型有限元分析（FEA）通用软件，借助其对车辆结构进行力学模拟分析，通过计算了解结构在工作区域内的应力状态分布与应力水平，从结构强度角度判断结构应力情况，为结构改进提供数据与依据，从而对结构设计进行优化。

2、有限元分析概述有限元方法就是利用数学近似的方法对真实物理系统（几何和载荷工况）进行模拟[1]。

还利用简单而又相互作用的元素，即单元，就可以用有限数量的未知量去逼近无限未知量的真实系统。

有限单元法的基本思想有以下几个方面[2]：1）.将连续的结构离散成有限个单元，并在每一单元中设定有限个节点，将连续体看作只在节点处相连接的一组单元的集合体。

2）.选定场函数的节点值作为基本未知量，并在每一单元中假设一近似插值函数，以表示单元中场函数的分布规律。

3）.利用力学中的某种变分原理去建立用以求节点未知量的有限单元法方程，将一个连续域中有限自由度问题化为离散域中有限自由度问题。

3、有限元法分析步骤有限元分析的步骤按照如下进行：（1）结构离散；（2）单元分析：a.建立位移函数，；b.建立单元刚度方程，；c.计算等效节点力；（3）进行单元集成，；（4）得到节点位移；（5）根据弹性力学公式计算单元应变、应力。

液压挖掘机动臂应力应变有限元分析

图３动臂各铰点约束图
统给出的一系列要求后就可以进行求解。求解是自动完成
输入信息进行调整，输入后重新求解。
Ｆ铰点：内侧施加Ｙ方向的约束，施加Ｘ、Ｙ、Ｚ方向的载荷；外侧不加约束，但施加ｘ、Ｙ、Ｚ方向的载荷。
７动臂有限元分析结果
弹性模Ｅ＝２．１２ｘ１０Ｍｐａ。６求解
通过对动臂有限元模型施加设计载荷及约束，完成系
的。在系统处理求解过程中，若要详细了解求解过程的信Ｃ铰点：内侧施加Ｘ、Ｙ方向的约束；外侧施加Ｘ、Ｙ、Ｚ息，通常把ｏｕｔｐｕｔ窗口放到桌面的最前面。在求解过程中方向的约束，均不加载荷。如果出现求解过程中断现象，对中断原因进行分析、研究Ｂ铰点：施加载荷不加约束。Ｄ铰点：施加载荷不加约束。和判断；中断不能排除时可以尝试返回开始界面，通过对
Ｂ外侧Ｄ内侧Ｄ外侧Ｆ内侧
Ｆ外侧
— １１１７００－２６２３４ — ２６２３４６５４８０
４３４
— ．１６５９０ — ４２２６ — ４２２６－１８２１６
２６９５２
压缸作用力作为载荷依据动臂的结构特点和受力状况施
图４动臂各铰点载荷图
加在动臂上，将动臂与斗杆的连接铰点作为外载荷处理。时受到Ｚ向力的作用。另一种结构如图５（ｂ）所示，动臂头在有限元分析时对动臂的各铰点进行约束和施加载荷，处部的轴固定在侧板上，动臂头部的一侧受力，另一侧不受

挖掘机工作装置的有限元分析

挖掘机工作装置的有限元分析作者：王岩余伟霞李海山来源：《魅力中国》2015年第50期摘要：挖掘机分为上车部分，下车部分，和工作装置部分，下车主要是行走机构，上车主要是控制。

文章主要说的是挖掘机工作装置的有限元分析，应用有限元方法对挖掘机工作装置的强度进行分析，为工作装置的设计及结构修改提供依据。

关键词：挖掘机；工作装置；有限元分析一、有限元分析（一）应用软件有限元分析过程中，利用MSC.PATRAN进行有限元分析的前后处理工作，包括动臂和斗杆的三维几何模型的建立、单元的划分、边界条件及载荷的定义、计算结果的显示等。

动臂和斗杆的有限元分析通过MSC.NASTRAN完成。

（二）有限元模型的建立有限元分析過程中，目前通常分别采用一维梁单元和二维板壳单元两种形式对几何模型进行离散。

梁单元模型是利用两（三）节点的梁单元对动臂及斗杆进行离散，实际结构特性以梁单元的截面特性来反映。

其优点是：划分的单元数目和节点数目少，计算速度快而且模型前处理工作量不大。

但是，这种处理方法无法仔细分析各结构连接处的应力集中问题。

板壳元模型则将动臂及斗杆离散为一系列板单元，各单元在节点处相联，相邻单元之间通过公共节点可以传递力和力矩。

在实际工程运用中，由于动臂及斗杆是由一系列板件组成的结构，宜利用板壳单元进行离散，以使分析结果更准确。

本次计算过程中，动臂包括有6115个节点和6100个四边形单元；斗杆包括3312个节点和3282个单元。

（三）斗杆的计算载荷斗杆的计算位置：1.动臂处于最低（动臂油缸全缩）；2.斗杆油缸作用力臂最大（斗杆油缸与斗杆尾部夹角为90度）；3.斗齿尖位于铲斗与斗杆铰点和斗杆与动臂铰点连线的延长线上；4.侧齿遇故障作用有横向力Wk。

设斗杆与铲斗的铰点为C，斗杆与摇杆的铰点为D，斗杆与动臂的铰点为B，铲斗油缸与斗杆的铰点为F，斗杆油缸与斗杆的铰点为E，按模型所给尺寸、位置以及油缸的工作条件，计算出斗杆各点所受的力如表1所示。

挖掘机动臂的有限元分析

挖掘机动臂的有限元分析挖掘机是一种广泛应用的工程机械。

尽管如此, 也往往是仿制, 缺乏建立在科学分析基础上的设计方法。

由于挖掘机作业的外载荷复杂多变, 难以采用传统的方法分析其结构特性。

我采用有限元方法对某挖掘机动臂的工作状态进行了分析, 对各国类似工作装置的设计有一定的借鉴意义。

该挖掘机的工作装置为反铲工作装置, 主要由动臂、斗杆、铲斗以及动臂油缸、斗杆油缸、铲斗油缸组成。

动臂、斗杆和铲斗均由高强度钢板焊接而成的箱形结构, 动臂根部用一根销轴铰接在平台前端中部, 由两只铰接在转台前部的动力油缸支撑。

油缸作伸缩运动, 动臂作升降运动, 其结构如图所示。

1. 动臂有限元模型的建立及分析模型的简化动臂的整体式弯臂采用大圆弧过度以减小该处的应力集中, 结构简单, 重量轻。

其主体框架由上盖板、下盖板、左侧板、右侧板焊接而成。

在建立有限元模型时, 由于一些小构件对整体刚度影响很小, 如焊接上的限位板、吊耳等, 均予以忽略。

载荷的分析：根据国内几种反铲装置的构件近似重量表2-7]7[查出：满斗处于最大半径时，整个的工作装置的总重量为： 5.37654321≈+++++++=T G G G G G G G G G 总t 即：力F ≈3500kg ×0.98=.3430N其中，q G T )8.16.1(～=，在这里取1.6q由于载荷种类多, 分布复杂, 许多载荷要等效成节点力。

动臂模型应该是边界上全部给定载荷的平衡结构。

铰销外载荷的处理: 在挖掘机的铰接装置中, 铰销是铲斗与斗杆、斗杆与动臂、动臂与油缸之间的传力体, 受力情况比较复杂。

以往对销与销孔之间接触应力的研究缺乏理论依据, 都是按余弦分布等假想分布形式进行等效处理。

实际其间的接触应力的分布与材质、接触方式、配合公差等诸多因素有关。

其中，动臂应力分析图的研究属性和应力结果为：1）.零件属性2）.材料属性3）.载荷和约束信息载荷集约束4）.研究属性5）.应力结果位移结果）.67）.安全系数8）.结论通过对模型的有限元计算及试验分析可看出,用板壳单元建立的该有限元模型是可靠、合理的, 并且说明用有限元方法对液压挖掘机的动臂进行分析是一种行之有效的方法, 它可以全面掌握动臂的强度和刚度, 从而指导结构的设计。

46吨大型液压挖掘机铲斗有限元分析及46吨大型液压挖掘机斗杆有限元分析

46吨大型液压挖掘机铲斗有限元分析一、铲斗计算工况挖掘机在工作过程中，作业对象千变万化，土质及施工现场也各异，其工作装置运动与受力情况比较复杂。

故选择了最危险工况来进行强度校核。

工况一：一般挖掘1.1/2铲斗油缸行程；2.1/2斗杆油缸行程；3.斗齿尖V点贴地；4.挖掘力0.7G，方向与地面成50度夹角，附加偏载。

工况二：伸长挖掘1.斗杆油缸行程缩至最小；2.铲斗油缸行程1/2处；3.斗齿尖V点贴地；4.挖掘力取0.7G，附加偏载。

二、边界条件的确定及约束的施加1）将斗杆简化成如图5所示的模型。

对于斗杆，A 代表斗杆与动臂连接的铰点，B代表斗杆与斗杆油缸的铰点。

D图1 工作装置边界条件简化模型2). 铰点载荷的处理在挖掘机工作装置中，铰点是铲斗与斗杆、斗杆与动臂、动臂与机体以及各油缸和连杆机构与工作装置的连接构件。

因此，对于铰点处的载荷施加就显得尤为关键。

以往对于铰点处的载荷大多简化为集中力或等值的面载荷，施加集中载荷会产生很大的集中应力；施加等值面载荷无法全面考虑铰孔的应力分布情况。

本有限元计算铰点载荷的施加应用弹性力学的相关理论对销孔内表面的载荷简化为余弦分布的面载荷，（如图6所示）图2 铰点处余弦载荷分布- 余弦载荷分布假设：(1) 载荷在x-y平面内在180°范围内按余弦分布；(2) 分布力的方向为沿销孔表面的法向；(3) 载荷在z向均布。

四、铲斗有限元计算1）、有限元模型铲斗实体模型采用应用软件Pro/Engineer建立，如图3，有限元模型见图4。

铲斗有限元模型共划分单元445635个，节点110716个。

图3 铲斗三维实体模型图4 铲斗有限元模型2）、有限元计算将各项载荷加入有限元模型各铰点后，计算结果如下：①工况一：图5 铲斗Von Mises应力分布云图图6 铲斗Von Mises应力分布云图（最大应力）图7 铲斗Von Mises应力分布云图图8 铲斗Von Mises应力分布云图②工况二：图9 铲斗Von Mises应力分布云图图10 铲斗Von Mises最大应力处图11 铲斗Von Mises应力分布云图图12 铲斗Von Mises应力分布云图图13 铲斗Von Mises变形位移分布云图46吨大型液压挖掘机斗杆有限元分析一.斗杆外形图图1 斗杆结构简图图2 斗杆三维外形简图二.斗杆计算工况挖掘机在工作过程中，作业对象千变万化，土质及施工现场也各异，其工作装置运动与受力情况比较复杂。

挖掘机斗杆各铰点力计算及有限元分析

ｍａｕｉｇｔｒｅｔｔａｘｒｄｏｅｓｃ ’ ｐｉｔｈｄｂｅｂａｎｄｕｄｒｐｃｆｄｃｎｉｏＷｉｐｌａｏｎａｇｘｅｓｒ，ｅｆｃａＷｅｅｅｎｔｔｋＳｏｓａｅｎｏｔｅｎｅｅｉｏｄｔｎ．ｔａｐｉｔｎｔｊｙｎ — ｎｈｏｈｓｔｈｉｎｉｓｉｅｉｈｃｉｏｏｅ
Ｉ
Ｆ受力，是对斗杆进行有限元分折的前提。斗杆各铰点受
力情况与＿装置的姿态有关，Ｔ作然而现有型式的挖掘机工
作装置的结构都比较复杂，点数日多，铰很难确定斗杆在
式中：一切向挖掘力；Ｆ
Ｆ＝叩・一径向挖掘力，叼为０２Ｆ取．；
ＨｉｇａｌｕａｉｎａｄＳｉｋＦＥｎｆＥｘａａｏｎｅＬｏｄＣａｃｌｔｏｎｔｃｏｃｖｔｒ
ＨＥＪｎ，ｕＨＥｎ，ＡＮａｕＬｉＲＧｕｎｙ
ＡｂｔａｔｏｄｃｌｕａｉｎｍｏｅｆｘａａｏｔｋｈｎｅｗａｓｂｉｈｄｆｒｖｒｕｅｔｒＡｎｌｓｇｔｅｌｃｔｎｏｒｉｇｓｒｃ：Ａｌａａｃｌｔｄｌｃｖｔｒｓｉｉｇｓｅｔｌｅｏａｉｓｇｓｕｅ．ａｙｉｈｏａｉｆｏｏｅｃａｓｏｎｏｗｏｋｎ
液压挖掘机工作装置中斗杆各铰点力计算是斗杆有
限元分析的一项重要内容。确定斗杆各铰点在某一工况
态下的切向挖掘力。

液压挖掘机回转平台有限元分析

设计计算DESIGN & CALCULATION液压挖掘机回转平台有限元分析张洋，张东杰，张聪聪，郑华，孟启星（徐工集团挖掘机械事业部，江苏徐州221004）［摘要］应用三维设计软件建立某液压挖掘机回转平台实体模型，然后利用有限元分析软件ANSYS workbench模块对挖掘机3种典型工况下的回转平台进行应力分析，得到了该回转平台的应力分布特点。

分析结果表明该结构强度满足安全要求，为挖掘机回转平台的结构设计提供了有益的参考。

［关键词］回转平台；有限元；典型工况；应力分析［中图分类号］TU621 ［文献标识码］B ［文章编号］1001-554X（2014）05-0081-04Finite element analysis about the upper frame of hydraulic excavatorZHANG Yang，ZHANG Dong-jie，ZHANG Cong-cong，ZHENG Hua，MENG Qi-xing1 回转平台有限元模型的建立在三维建模软件中建立某20t液压挖掘机转台的几何实体模型，如图1所示。

将转台几何模型导入到ANSYS workbench，建立转台有限元模型。

动臂油缸铰点动臂铰点转台吊装孔图1 转台实体模型为使计算过程精准高效，在建立力学模型时作如下必要简化：（1）回转平台通过若干高强度螺栓与回转支承外圈相连，考虑到转台与回转支承连接处刚度较大，用刚性固定支承作为边界条件。

（2）不考虑钢板焊接应力及焊缝形式的影响［1］，焊接材料按照与母材相同处理，将实际模型中焊缝处定义连接接触。

（3）建立模型时，取消零件上的一些圆角、倒角和小孔，处理各个零件内部及零件之间连接处的一些缝隙等。

主要受力部位零件（主体左、右立板等）采用六面体单元网格划分方式，其他采用自动划分方法划分网格，网格单元尺寸设定10mm。

建立的转台有限元模型如图2所示，共划分285747个单元，经检验网格质量合乎要求。

液压挖掘机动臂有限元分析研究

图 2 动臂有限元模型 Fig.2 3-D FE model
动臂的材料选用 Q235，参数见表 1
表 1 工作装置的材料类型及参数 Tab.1 Types and parameters of manipulator’s material 弹性模量 E/GPa 泊松比 210 0.3
材料 Q235
密度/(t·m-3) 7.85
Study on finite element analysis of arm of hydraulic excavator
Feng Xiansong, Yang Wei, Wei Panke, Duan Chengcai
(State Key Laboratory of Mechanical Transmission, Chongqing University, Chongqing 400044) Abstract: In this paper， take the hydraulic excavator for example， the force analysis of manipulator is done. Its arm’s 3_D model is established based on Pro/E. Using Hypermesh build arm’s finite element model， then static structural analysis about the arm is carried on via Ansys under dangerous conditions. Afterwards，the stress and displacement deformation contour diagrams are obtained. Therefore，this approach will provide theory basis for design of hydraulic excavators. Key words: hydraulic excavator;arm; finite element analysis

液压挖掘机动臂应力应变有限元分析

液压挖掘机动臂应力应变有限元分析作者：白容赵京星来源：《价值工程》2013年第18期摘要：挖掘机作业时，动臂作为主要承载部件会承受很大的复合外力，影响动臂的强度，甚至造成动臂变形。

因此挖掘机的使用期限和安全与动臂性能相联系。

本文通过有限元分析判断动臂是否安全可靠，进而寻找结构存在的不足或缺陷，进一步完善动臂结构，使动臂结构更加科学合理。

Abstract： When the excavator is working， as the main load-bearing components， the working arm will bear great composite external force， which affects the strength of the working arm， even causes deformation. So the service life and safety of the excavator is related to the performance of working arm. This paper through the finite element analysis to estimate whether a working arm is safe， and finds deficiencies and defects existing in the structure， further perfects the working arm structure， and makes the working arm structure is more scientific and reasonable.关键词：液压挖掘机；应力；应变Key words： hydraulic excavator；stress；strain中图分类号：TU621 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2013）18-0049-031 动臂结构在液压挖掘机的工作装置中，动臂是主要的承载部件，直接影响到挖掘机的使用寿命。

基于有限元分析的液压机结构优化研究

基于有限元分析的液压机结构优化研究发布时间：2021-12-16T03:33:19.820Z 来源：《科技新时代》2021年10期作者：黄泽辉[导读] 近年来，我国社会经济快速发展，我国的科学技术水平随之不断提高，利用有限元分析法对机械设备进行仿真分析已经成为了优化设备结构的重要方式。

湛江碧丽华模压木制品有限公司摘要：将有限元分析法应用于工业机械设备的结构性能优化中已经成为了提升工业企业设备生产能力及效率的一种重要手段。

液压机作为一种锻压设备，其在工业领域应用广泛，但就目前情况而言，液压机由于在使用过程中很容易产生关键部件强度余量过大的问题，致使液压机的使用寿命及性能受到了严重的影响。

基于此，本文主要研究基于有限元分析的液压机结构优化，希望对相关人员有所启示。

关键词：液压机；有限元分析；上横梁；结构优化引言：近年来，我国社会经济快速发展，我国的科学技术水平随之不断提高，利用有限元分析法对机械设备进行仿真分析已经成为了优化设备结构的重要方式。

本文主要研究的是液压机设备，以某企业生产加工热锻用非调质钢模具的液压机为例，在液压机工作原理的基础上进行关键部件上横梁的仿真分析，从而实现对液压机关键部件的优化，提升液压机的使用性能。

项目概述本文为了更好的研究液压机的结构优化，选择以某企业的液压机为例，该企业主要生产的是热锻用非调质钢模具，液压机型号为HJY27-630。

液压器可以说是一种通用性较强的锻压设备，其是热锻用非调质钢模具生产过程中的重要设备。

液压机主要是利用液压传感技术向加工元件提供压力，从而进行压力加工。

伴随着近年来我国工业领域的发展，相关企业对热锻用非调质钢模具的尺寸和精度要求越来越高，同时，企业若想实现经济效益及生产规模的快速增长，就必须提升生产质量与生产效率，而液压机作为主要的生产设备，其对于热锻用非调质钢模具的生产精度及质量将会产生直接的影响，且在液压机正常运行的过程中，常存在关键部件强度余量过大致使液压机生产效率大大减小，且一旦液压机受到损坏将会增加企业的生产成本。

斗轮挖掘机拉杆结构有限元分析与改进

斗轮挖掘机拉杆结构有限元分析与改进齐善朋【摘要】在露天矿和大型土方工程中经常采用斗轮挖掘机完成连续开采工作.在工作中斗轮挖掘机的排料臂依靠拉杆的牵引完成排料工作,因此挖掘机的拉杆会受到较大拉力作用.利用ANSYS软件对某型号斗轮挖掘机拉杆结构进行了建模和有限元分析,为挖掘机拉杆结构具体的设计提供了理论依据和改进建议.【期刊名称】《农业装备技术》【年(卷),期】2017(043)001【总页数】2页(P13-14)【关键词】斗轮挖掘机;拉杆;有限元分析;结构改进【作者】齐善朋【作者单位】辽宁轨道交通职业学院,辽宁沈阳110023【正文语种】中文斗轮挖掘机是采、运、排连续开采工艺中完成采掘工作的重要设备之一，常用于开采量大、作业时间长的大型工程，比如大量土方的挖掘、矿场的剥离和采掘以及大型工程料场的物料装卸作业，其生产率高、挖掘力较大。

适于工程使用的斗轮挖掘机已形成一个专门的中小型系列，其中大多数是标准设备，技术参数已列入产品目录，供货周期短，工程用和露天采矿用的区别主要表现在折旧时间短，最长仅4～5年。

斗轮挖掘机主要由动力装置、行走装置、工作装置、回转装置和输送装置5个部分组成。

现在的动力装置主要以外电源变流机组为主；行走装置大部分采用履带式；工作装置包括斗轮、取料臂、卸料臂、带式输送机和卸料装置以及拉杆等。

取料臂架后端铰接在转台的门架上，通过油缸或钢丝绳使臂架俯仰改变倾角，从而使斗轮在不同的工作面上挖掘；回转装置由转台和回转驱动装置等组成，转台上有动力驱动装置、控制设备和司机室。

驱动装置可使转台绕垂直轴回转360°。

卸料臂就是通过拉杆结构连接在回转装置上的L梁上，完成卸排料工作；输送装置由受料皮带机、料斗和卸料皮带机带等组成。

斗轮挖掘机通过斗轮转动和动臂随转台匀速回转的复合运动将物料切下并装斗，当铲斗转至上部位置时，将物料卸于带式输送机上输出。

经卸料漏斗，物料通过卸料臂上的带式输送机，装入汽车或输送机等运输工具上，运往预定地点。

液压挖掘机上车架有限元分析

解该方程组可得
.F,. BE("’!#"3$F,= B/#")D3 -F<. BE("’!#"3$F<= B//"("3 /F’. B("’!#"3$F’= BE!#&’’3
的整体应力云图如图’所示%从图中可以看出#上车架后部的最大应力位置出现在安装发动机的凹处#其最大值为 D!JKL% 另外# 安装动臂的孔附近应力也较大 # 在 D!JKL左右 %
符号质量&M;
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工作装置各部件的质心到’ 点的力臂值如表) 所示$
表6!工况 !3" 工作装置各部件质心到 $ 点的力臂
部件
动
斗
铲动臂斗杆铲斗
名称
臂
杆
斗油缸油缸油缸
符号
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力臂&FF %)#%$( /!&($# /’()$D &D!$( )))#$’ /#&($&
6! 静强度分析
653! 静置工况根据前面确定的载荷及约束情况# 计算得到
图 N! 最大挖掘深度工况整体节点位移分布云图
!""#$%" !上半月刊"
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图 F! 最大挖掘深度工况整体应力分布云图