基于ANSYS的液压挖掘机推土装置轻量化设计
基于ANSYS的液压挖掘机斗杆仿真实例
液压挖掘机斗杆有 限元静 强度分析 ， 可在设计阶段 全面掌握斗杆刚度和强度 ， 指 导结构设计 ， 减 少后期试验 次数 。 关键词 ： Ａ ＮＳ ＹＳ ； 斗杆 ； 可靠性
中 图分 类 号 ： Ｔ Ｄ ４ ２ ２ ． ２ 文献 标 识 码 ： Ｂ 文章编号 ： １ ６ ７ ２ — ５ ４ ５ Ｘ （ ２ ０ １ ５） ０ ５ — ０ １ ３ ０ — ０ ３
１ ６ ５ ９台 ， 外 资 品牌市 场 占有率 为 ５ １ ． ５ ％， 国 内 品牌市 场 占有 率 为 ４ ８ ． ５ ％； ６吨 以 上 挖 掘 机 累计 销 售 ３ ７ ７ ８ 台， 外 资 品牌市 场 占有 率 为 ５ ６ ． ５ ％， 国 内 品牌 市 场 占 有率 为 ４ ３ ． ５ ％ｆ ｌ ＿ 。 ２ ０ １ ３年 １ ２月 ， 里 昂证 券发 布 了一份 对 １ ３台在 华 销 售 的不 同 的挖 掘 机 的质 量 测 试 研 究 报 告 ：中 国制造 挖 掘 机 的结 构设 计 能够 承受 的重 载 优 于进 口挖 掘机 。在 我 国 ， 一 台 中型挖 掘机 一 年工作 斗杆 属 于 箱形 焊 接 件 ，由于 焊 接 件 对零 件 尺 寸
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ５ — ０ ２ — ０ ｌ
作者 简介 ： 王启超 （ １ ９ ８ ５ 一） ， 男， 陕西武功人 ， 助 理工程师 ， 研究方 向主要从事工程机械机 电液一体化实验教学工作 。
１ ３ ０
Ｅ ｑ ｕ ｉ ｐ ｍｅ ｎ ｔ Ｍａ ｎ ｕ ｆ ａ ｃ ｔ ｕ ｉ ｒ ｎ ｇ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ Ｎｏ ． ５， ２ ０ １ ５
国家基础建设飞速发展 ，带动工程机械需求量 １ 有 限元法与 Ａ ＮＳ Ｙ Ｓ简介 大增 ， 给工 程机 械生产 商们创 造 了一 个 良好 的发展 时 机。挖掘机作为工程机械的重要机种之一 ， 广泛应用 有 限元 方 法 （ Ｆ Ｅ Ｍ） 作 为 一种 十分 有 效 的 数 值 方 于土 石方作 业 、 矿 山发 掘 、 工 民建 及水 利水 电工程 等 。 法， 在工程 界 被广 泛认 可使 用 。 目前 ， 在机 械 系统 、 工 我 国 自上 世 纪 六 十 年 代 末 开 始 研 发 挖 掘 机 产 程结构 和其他各类工程 问题 的数 字建模 、分析 、 设 品， 行 业 发展 迅 速 。据有 关 资料 显示 ， ２ ０ １ ５年 １ 、 ２月 计 、仿真等各方面都发挥着重要作用 。美国 Ａ Ｎ Ｓ Ｙ Ｓ 份， ２ ７家 主要挖 掘 机生 产企 业 ， 累计销 售 迷你 挖 掘机 公司开发的 Ａ Ｎ Ｓ Ｙ Ｓ 软件 ， 是将磁场 、 声场 、 电场 、 流
浅谈挖掘机工作装置轻量化设计
机械与设备2016年05期︱329︱浅谈挖掘机工作装置轻量化设计陈飞虎广西玉柴重工有限公司，广西 玉林 537005摘要：在现今大型技术发展的过程中，大型挖掘机的工作装置由于生产生活的需要，其内部装置也发生了重要的变化。
纵观现今国内大型履带装置的挖掘机还是非常少的，而且这种反铲液压挖掘机工作装置质量占整机质量是非常大的。
所以，挖掘机工作装置的轻量化将成为重要的生产方向。
此篇论文写作的关键是对挖掘机工作装置的轻量化设计的要点进行简要的分析。
关键词：挖掘机；工作装置；轻量化中图分类号：TU621 文献标识码：B 文章编号：1006-8465（2016）05-0329-01据相关研究调查报告显示，目前在我国超过200t 的大型挖掘机是非常少的，而在这种大型挖掘机中，装置机的占据有很大的成分，这在一定程度上造成了资源和材料的严重浪费。
在今后的生产生活中，由于市场经济发展的特殊性，在长期发展的过程中，大型反铲式液压挖掘机重型装置的变化是必然的，所以对其工作装置的轻量化设计是必须的，这样一方面能够适应现代可持续发展的需要，另一方面能够大大的提高挖掘机在生产工作中的性能。
下面，笔者将从具体的方面对大型挖掘机工作装置的轻量化设计要点进行简要的论述。
1 大型挖掘机工作装置轻量化设计的发展现状 在现今的生产生活中，最常见的是大型液压挖掘机，这种生产机械主要用于土石方工程工作中，大型挖掘机的生产使用能够实现作业时的通用化、标准化，面对工业生产的需要，大型液压挖掘机的出现便是应运而生。
大型液压式挖掘机与传统小型的挖掘机相比不仅仅是外观和重量上的不同，更重要的是其内部生产结构的变化。
面对现今生产工作中，由于可持续发展战略目标的提出，对于生产生活中资源节约和生产材料的节约已经形成了一种隐形的要求。
生产制造商在工作中无疑将节约资源、降低能耗作为生产的主要目标之一，在注重经济效益的同时也非常注重社会效益。
所以，面对这一发展背景，大型挖掘机工作装置的轻量化设计已经成为必然的发展方向，工作装置的轻量化设计是在原设计基础上进行合理的改造，生产数结构上进步、性能稳定，同时对资源和材料的浪费降低也是非常重要的。
基于ANSYS分析与正交试验法的压力机机身轻量化设 计
第２０卷第２２期系统仿真学报＠Ｖ０１．２０Ｎｏ．２２２００８年１１月ＪｏｕｒｎａｌｏｆＳｙｓｔｅｍＳｉｍｕｌａｔｉｏｎＮｏｖ．．２００８基于ＡＮＳＹＳ分析与正交试验法的压力机机身轻量化设计谢峰，雷小宝，沈维蕾，林巨广（合肥工业大学机械与汽车工程学院，合肥２３０００９）摘要：建立了基于ＡＮＳＹＳ的某开式压力机机身的有限元模型，并且模拟实际工况进行应力分析计算。
然后从有限元分析结果出发，对机身的结构进行优化和试验验证；通过数据分析处理，获得影响压力机机身重量的关键机身结构尺寸，利用最小二乘法建立出机身重量的回归方程。
进而给出优化后的机身结构数学模型，提出较为合理的机身轻量化设计方案。
关键词：压力机机身；有限元；正交试验；轻量化设计中图分类号：ＴＧ３１５文献标识码：Ａ文章编号：１００４．７３１Ｘ（２００８）２２．６０５４．０４ＲｅｓｅａｒｃｈｏｎＬｉｇｈｔｗｅｉｇｈｔＤｅｓｉｇｎｏｆＰｒｅｓｓＦｒａｍｅＳｔｒｕｃｔｕｒｅＢａｓｅｄｏｎＡＮＳＹＳａｎｄＯｒｔｈｏｇｏｎａｌＥｘｐｅｒｉｍｅｎｔＸ／ＥＦｅｎｇ，ＬＥＩＸｉａｏ—ｂａｏ，ＳＨＥＮＷｅｉ－ｌｅｉ，ＬＩＮｄｕ－ｇｕａｎｇ（ＨｅｆｅｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｈｅｆｅｉ２３０００９，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＦＥＭｏｆａｎｏｐｅｎｐｒｅｓｓｆｒａｍｅｗａｓｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄｏｎＡＮＳＹＳｓｏｆｔｗａｒｅ．ＴｈｉｓｍｏｄｅｌＷａｓａｎａｌｙｚｅｄｏｎｓｔｒｅｓｓｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｂｙｓｉｍｕｌａｔｉｎｇｔｈｅａｃｔｕａｌｗｏｒｋｉｎｇｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ．ＡｃｃｏｒｍｎｇｔｏｔｈｅＦＥＭｃａｌｃｕｌａｔｉｎｇｄａｔａ，ｔｈｅｆｌａｍｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｗａｓｏｐｔｉｍｉｚｅｄａｎｄｖａｌｉｄａｔｅｄ．Ｔｈｒｏｕｇｈａｎａｌｙｚｉｎｇｔｈｅｄａｔａ，ｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｔｈｅｐｒｅｓｓｂｏｄｙｗｅｉｇｈｔｉｎｐｒｅｓｓｍａｉｎｓｔｒｕｃｔｕｒｅｗａｓｏｂｔａｉｎｅｄ．ＡｎｄｔｈｅｒｅｇｒｅｓｓｉｏｎｅｑｕａｔｉｏｎｂｙｔｈｅｌｅａｓｔｓｑｕａｒｅｓｍｅｔｈｏｄＷａｓｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ．Ｔｈｅｎｔｈｅｒｅａｓｏｎａｂｌｅｌｉｇｈｔｅｎｄｅｓｉｇｎｐｒｏｊｅｃｔｗａｓａｃｈｉｅｖｅｄｂｙｔｈｅｏｐｔｉｍｉｚｅｄｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌｍｏｄｅｌ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｐｒｅｓｓｆｒａｍｅ；ｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｍｅｔｈｏ＆ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ；ｌｉｇｈｔｅｎｄｅｓｉｇｎ引言开式压力机结构简单，操作方便，易于实现机械化和自动化。
基于ANSYS/workbench的矿用自卸车货箱轻量化结构设计
基于ANSYS/workbench的矿用自卸车货箱轻量化结构设计作者：李晓华来源：《科技创新与生产力》 2015年第9期李晓华（内蒙古生力（资源）集团有限责任公司，内蒙古鄂尔多斯 017000）摘要：将模型导入到ansys中对模型进行有限元静态、动态分析，得到模型的整体应力分布及其变形状况。
将货箱结构改为U型结构，并利用有限元软件对U型斗结构实施校核。
计算结果和结构设计可作为生产企业理论依据。
经过轻量化结构设计，货箱的重量减轻了1 t，原先可以载货19.3 t，现在可以达到23 t。
关键词：ANSYS；静态分析；动态分析；U型结构中图分类号：U463.32 文献标志码：A DOI：10.3969/j.issn.1674-9146.2015.09.047收稿日期：２０15－04－10；修回日期：２０15－06－11作者简介：李晓华（1986-），男，山东潍坊人，主要从事轻量化与自动化研究，E-mail：939435998@。
随着节能降耗要求的提高，车厢轻量化以及自洁性好成为矿用自卸车主要发展趋势[1-2]。
传统的自卸车货箱设计的边角存在死角，在卸货时容易粘箱，卸货不干净；自重较重，结构不够优化。
应力集中比较明显。
利用ansys对传统车厢进行分析发现弊端比较明显。
基于此种情况在传统车厢的基础上开发出U型的结构。
并利用ansys对其进行强度校核，观察其应力和强度情况。
1 传统货厢有限元分析传统货厢也就是平时所见的方型结构，基于传统货箱存在的种种弊端对其进行有限元分析，分析分为两种情况，一种为车辆禁止时货箱的静态分析；另一种为车辆行驶过程中，在转弯、爬坡和刹车时车辆除受货物的静载压力外，还会由于加速度原因承受一定的动载荷作用，一般对动载荷不做单独分析计算，而在静载的基础上乘以动载系数作为计算载荷[3]。
由于矿用车行驶速度偏低取动载系数为1.4，为简化货物载荷的描述，假设货物满载时呈现静水压力，载荷大小以装载不同货物的密度表示[4]。
基于ANSYSworkbench的矿用自卸车货箱轻量化结构设计
文章编号:1674-9146(2015)09-0047-02随着节能降耗要求的提高,车厢轻量化以及自洁性好成为矿用自卸车主要发展趋势[1-2]。
传统的自卸车货箱设计的边角存在死角,在卸货时容易粘箱,卸货不干净;自重较重,结构不够优化。
应力集中比较明显。
利用ansys 对传统车厢进行分析发现弊端比较明显。
基于此种情况在传统车厢的基础上开发出U 型的结构。
并利用ansys 对其进行强度校核,观察其应力和强度情况。
1传统货厢有限元分析传统货厢也就是平时所见的方型结构,基于传统货箱存在的种种弊端对其进行有限元分析,分析分为两种情况,一种为车辆禁止时货箱的静态分析;另一种为车辆行驶过程中,在转弯、爬坡和刹车时车辆除受货物的静载压力外,还会由于加速度原因承受一定的动载荷作用,一般对动载荷不做单独分析计算,而在静载的基础上乘以动载系数作为计算载荷[3]。
由于矿用车行驶速度偏低取动载系数为1.4,为简化货物载荷的描述,假设货物满载时呈现静水压力,载荷大小以装载不同货物的密度表示[4]。
MK32-50货箱内部结构尺寸为5632mm ×2300mm ×1537mm ,底板厚度10mm ,前板厚度10mm ,后板厚度11mm ,侧板厚度10mm 。
1.1静载该车厢满载煤粉时(相当于载重19.3t )、静载工况下,不计自重。
若车厢采用Q235材料制造,则满载煤粉时安全裕度很高,甚至可以进行减薄。
1.2动载在静载的前提下乘以动载系数1.4,则车厢在动载工况下相当于载重27.02t 。
动载工况下车厢各部位最大Mises 及位移的仿真计算侧板、后板、底板、前板的最大应力和最大位移分别为42.16MPa 、118mm ,92.64MPa 、118mm ,117.88MPa 、78mm ,67.4MPa 、17.4mm 。
动载工况下车厢的最大应力与位移的分布情况基本上与静载工况下相同,但是由表2可知,各数值均显著增大,最大增加约40%,这样车厢的轻量化有很宽的范围。
用ANSYS对液压支架运动仿真及优化设计
c a rry ou t the m otion s im u la tio n and op tim iza tio n design o f the h y d ra u lic s u p p o rt, an d the re sult can meet the needs o f the
p ro je c t.
关 键 词 %ANSYS;液压支架;优化设计;运动仿真
中图分类号:TH16;TH122 文 献 标 识 码 :A
文 章 编 号 ％1001-3997(2018)08-0202-04
Motion Simulation and Design Optimization of Hydraulic Support by ANSYS
优化目标有:使顶梁前端水平摆幅最小、使 液 压 支 架 总 重 量 最 轻 、 间 的 相 对 位 移 、速 度 和 加 速 度 等 。分析结果可用于评估液压支架
使液压支架受力最合理等，
的i m 可以通 过 运 动 仿 真
。
A N SY S是目 前 应 用 最 普 遍 的 有 限 元 软 件 ，在多数的液压支
has
a c ru cia l im pact on
the perform ance o f the
p a p e r ,sim u la te the m o tio n o f h y d ra u lic s u p p o rt b y A N SY S , a n d c a lcu la te the d is p la c e m e n t'v e lo c ity a n d a c c e le ra tio n o f each
机械设计与制造
第8期
基于ANSYS推土机车架结构强度仿真分析
0 引 言大马力高驱推土机[1]由行走机构、车架、推土机构、松土器、液压电气系统、动力系统等组成。
车架作为承上启下的重要部件，既承受了推土机构在作业时传递的载荷，又与行走机构连接受到复杂地面工况传递过来的载荷，同时也承载着液压电气系统、动力系统等部件重量。
车架作为推土机核心承力部件，研究其结构在极限工况下的失效情况，对后续提升结构件寿命具有重要指导意义。
1 车架的关键承载部位结构强度分析1.1 推土机车架及关键承载部位结构介绍推土机车架作为推土机核心部位，连接行走装置和承载着推土机动力装置、液压装置等部件，他的重要性不可忽视。
而对于大马力推土机车架，其工作环境恶略，对于车架强度要求更高，因此对推土机车架关键承载部位进行强度校核也必不可少。
本文针对一种大马力高驱推土机车架，车架通过平衡梁和一根枢轴与行走机构进行连接，枢轴与车架安装为间隙配合，这种结构是为了后续拆卸方便，但在行走机构摆动的过程中，会对枢轴与平衡梁造成一定的冲击破坏，这种冲击破坏在整车转向时达到最大，因此研究车架在转向时关键承载部位的应力变化，并根据结果提出优化方案。
推土机的基本信息为：整机重量为70171kg ，发动机总前进功率为470kW ，变速箱前进一档为4.0km/h 。
因此基于推土机上述基本信息，对推土机的车架结构建立仿真模型。
1.2 车架及关键承载部位仿真模型的建立（1）在突然转向时，一侧履带被制动，而另一侧履带受到最大牵引力作用，这时来自履带的转向阻力矩会全部基于ANSYS 推土机车架结构强度仿真分析Strength Analysis of Bulldozer Frame Structure Based on ANSYS龚文杰 杨 胜 张 斌 （陕西中联西部土方机械有限公司，陕西 渭南 714000）摘要：为提升大马力推土机在正常推土作业时车架的结构强度，以车架的关键承载部位结构为研究对象，通过计算推土机在转向时所承受的载荷，并利用ANSYS 对其结构进行了仿真分析，根据结果找到结构薄弱部位并提出优化建议。
基于ANSYS液压挖掘机动臂的有限元分析_李丹
G J’3 K +H’3 K + I 方 向 进 行 约 束% 释 放 J 方 向 的旋转 ! % 用以模拟铰接运动 $ 3 K + J"
9 6 7! 铰点处载荷的处理 工作装 置 各 构 件 通 过 销 轴 连 接 % 在 计 算 工 况 中不考虑偏载的影响 % 可以认为其只承受 H’ I方 向的力 % 整个 结 构 为 静 定 结 构 % 可 计 算 出 动 臂 各 铰点的反力 $ 在 实 际 结 构 中 % 铰 点 处 的 受 力 并 非 集中力 % 为模拟实际情况 % 作如下假定 ! 见图 & " & ! *" 载 荷 在 H >I 平 面 * # " d范 围 内 按 余 弦 分布 # ! " 分布力的方向为沿销孔表面的法向 # !
C?D 6 C?% 6 O >^ > C* < 6 +
% %C?D 对动臂下铰点( 的力臂 & 6 ! >% % %C?% 对铰点( 的力臂 & 6 e ! >%
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式中 ! % % 动臂液压缸推力 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 6 +% * 对铰点 ( 的力臂 &
% % 挖掘阻力的法向分力$取C " $ ! C !C ? %% ? %< ? D# = 6 7! 铲斗挖掘阻力 铲斗挖 掘 时 土 壤 切 削 阻 力 随 挖 掘 深 度 的 改 变 而有明显 变 化 $ 切 削 阻 力 与 切 削 深 度 基 本 上 成 正 比 $ 前半过程 切 削 阻 力 较 后 半 过 程 高 $ 因 前 半 过 程的切削角 不 利 $ 产 生 了 较 大 的 切 削 阻 力 $ 其 切
基于ANSYS_拓扑优化的泥门插销轻量化设计研究
图1 泥门插销结构图泥门插销的结构类似一种楔形结构，其中，2梯形，其余4个面为长方形，该结构的大致外形如图（a）泥门插销锁紧状态三维图（b）泥门插销锁紧状态二维图图2 泥门插销锁紧状态结构图如图2所示，泥门插销在锁紧时主要的受力为泥门装置（除液压油缸）的重力、泥舱内水体对泥门的压力以及海水作用在泥门上的浮力的合力。
泥门插销的上端受力面积约占泥门插销上表面面积的54%。
2 研究方法2.1强度计算理论本文主要采用线性静力学分析方法，计算稳定载荷图5 插销拓扑优化图图6 试块最大应力与材料去除量关系图材料去除量与最大应力之间的关系如图6所示，随着材料去除量的增加，试块的最大应力逐渐增大，这也表明了随着材料去除量的增加，泥门插销的强度是逐渐下降的，但是总体还是在许用应力以下，在安全范围以内。
此外，从图6上可以看出，材料增加的最大应力的变化不是线性增长，材料去除量变化到22%时，斜率较为平缓，从22%变化到本为水平线，从35%之后曲线斜率骤然增大。
此处将这种现象定义为一个量变到质变的过程，从0%~22%性增长段，22%~35%为过渡段，35%之后为高线性增长段，当进入高线性增长段后，材料的强度极易超过许用应力，所以在优化设计时尽量不把最优点放置在高线性增长段。
材料去除量与最大变形量之间的关系如图7所示，随着材料去除量的增加，试块的变形量逐渐增大，而且当材料去除量超过35%时，试块的变形量陡增且变形量相较于原始试块增加了一个数量级。
图3 泥门插销网格划分结果强度计算边界条件本文为线性静力学强度计算，在材料定义时主要考虑泊松比和杨氏模量。
此处，泥门插销的材料设置如表表1 泥门插销材料设置密度7850kg/m 3杨氏模量2×1011Pa图4 强度计算边界条件拓扑优化设置本文采用基于密度的拓扑优化方法，考虑到设计的合理性，上下表面须保持现有造型，即上下表面不进行拓扑优化，只考虑中间部分的拓扑优化。
优化目标为最小柔度（最大刚度）。
基于RecurDyn和ANSYS的液压挖掘机动臂结构优化设计
第1期2021年1月机械设计与制造Machinery Design&Manufacture167基于RecurDyn和ANSYS的液压挖掘机动臂结构优化设计管琪明，解思状,贺福强，曹刚（贵州大学机械工程学院，贵州贵阳550025）摘要:液压挖掘机动臂存在设计冗余的问题，为了对动臂的截面参数进行优化，首先对动臂的餃点受力进行了分析，建立了多体动力学模型，通过刚柔耦合动力学仿真，确定了动臂的各个较点在坐标轴方向上的最大受力。
通过单因素静力学仿真试验,建立了臂截面参数与最大等效应力之间的单因素数值拟合模型，通过多因素正交仿真试验，建立了多因素复合数值拟合模型，并将试验值与数值模型计算值进行比较，验证了模型的准确性。
最后，以最大等效应力的最小值和抗弯截面系数的最小值为优化目标，利用遗传算法进行参数优化,获取最优设计变量。
优化结果表明，优化后的截面参数较常规设计更能综合发挥材料的能力，优化方法为减少冗余设计提供了参考o关键词:结构优化；仿真分析；单因素数值拟合；多因素数值拟合；遗传算法中图分类号:TH16;TH122文献标识码:A文章编号:1001-3997(2021)01-0167-04The Structural Optimization Design of Hydraulic ExcavatorBoom Based on Recurdyn and ANSYSGUAN Qi-ming,XIE Si-zhuang,HE Fu-qiang,CAO Gang(School of Mechanical Engineering,Guizhou University,Guizhou Guiyang550025,China)Abstract：Tn order to optimize the cross section parameters of the excavator boom which has design redundancy matter,the force of the hinge point of the boom is analyzed at first.Then a multi-body dynamic model is established,throu^i the rigid—flexible coupling dynamics simulation analysis,the maximum force of each hinge point in the coordinate axis direction is determined.Based on the static simulation analysis,a stride factor numeric a l f itting model between the arm,section parameters and the maximum equivalent stress is established.According to the multi-factor orthogonal test,a multi-factor composite numerical fitting model is established,and the experimental values are compared with the calculated values of the numerical model to verify the accuracy of the numerical modeLLast,taking the minimum of the maximum equivalent stress and the minimum of the bending section coefficient as the optimization objectives,the genetic algorithm,is used to optimize the parameters and obtain the optimal design variables.The optimization results show that the optimized section parameters have lower maximum equivalent stress value than the conventional design,which is helpful to reduce the failure probability of the boom.lt can provide reference for related design.Key Words:Structural Optimization；Simulation Analysis；Single Factor Test；Orthogonal Test；Genetic Algorithm1引言液压挖掘机动臂结构的设计冗余影响着工作装置的可靠性和作业能力，需要对其结构参数进行优化设计。
《基于VB的液压挖掘机动臂的APDL参数化设计与优化》范文
《基于VB的液压挖掘机动臂的APDL参数化设计与优化》篇一一、引言随着科技的不断进步，工程机械的自动化和智能化水平日益提高。
液压挖掘机作为现代工程中不可或缺的机械设备，其动臂的设计与优化显得尤为重要。
本文将介绍一种基于VB（Visual Basic）的液压挖掘机动臂的APDL（ANSYS Parametric Design Language）参数化设计与优化方法，以提高设计效率和动臂性能。
二、液压挖掘机动臂的APDL参数化设计1. 设计理念参数化设计是一种通过建立模型参数来描述设计对象的设计方法。
在液压挖掘机动臂的设计中，采用APDL语言进行参数化建模，可以方便地调整设计参数，提高设计的灵活性和效率。
2. 设计流程（1）确定动臂的基本结构参数，如长度、宽度、厚度等。
（2）利用APDL语言建立动臂的三维模型。
通过调整参数，可以方便地修改模型尺寸和形状。
（3）对模型进行网格划分，生成有限元模型。
（4）根据实际工作条件，设定材料属性、约束条件和载荷等。
（5）进行有限元分析和仿真，评估动臂的性能和强度。
三、基于VB的APDL参数化优化1. 优化目标液压挖掘机动臂的优化目标主要包括提高工作性能、减轻自重、降低制造成本等。
通过VB与APDL的结合，可以实现多目标优化。
2. 优化方法（1）利用VB编写优化程序，实现参数化设计与优化的自动化。
（2）根据优化目标，设定不同的参数范围和约束条件。
（3）采用优化算法（如遗传算法、粒子群算法等）对设计参数进行寻优。
（4）将优化结果反馈到APDL模型中，重新进行有限元分析和仿真。
（5）比较分析优化前后的结果，评估优化的效果。
四、实例分析以某型号液压挖掘机动臂为例，采用基于VB的APDL参数化设计与优化方法进行实例分析。
首先建立动臂的APDL模型，然后利用VB编写优化程序，设定优化目标和约束条件。
通过遗传算法进行寻优，得到一组较优的设计参数。
将优化结果反馈到APDL模型中，重新进行有限元分析和仿真。
液压挖掘机工作装置静力学模型集成优化设计
液压挖掘机工作装置静力学模型集成优化设计朱明娟;纪爱敏【摘要】针对液压挖掘机工作装置的优化设计问题,对在铲斗挖掘工况下的工作装置轻量化进行了研究,提出利用ISIGHT优化平台,同时调用Solidworks和ANSYS 的方法,对挖掘机工作装置静力学模型进行集成优化.采用全局优化算法和梯度优化算法相结合的组合优化策略,对设计问题进行智能化探索,不断选择新的设计初始值,从而进行自动地仿真和优化.研究结果表明,该方法不仅可以利用ISIGHT优化软件自动搜索到满足工作装置性能要求的最优解,而且在此基础上,进一步减小了工作装置的整体体积,达到工作装置轻量化的目的,为工程实际应用提供了一定的参考.【期刊名称】《机械设计与制造》【年(卷),期】2016(000)001【总页数】4页(P57-60)【关键词】液压挖掘机;工作装置;ISIGHT;集成优化【作者】朱明娟;纪爱敏【作者单位】河海大学机电工程学院,江苏常州213022;河海大学机电工程学院,江苏常州213022【正文语种】中文【中图分类】TH16;TH122近年来，液压挖掘机的优化设计问题得到了越来越多学者的关注和研究。
文献[1]利用ANSYS Workbench里面的拓扑优化模块，对挖掘机工作装置的动臂和斗杆进行减重优化，进而使得总体轻量化。
文献[2]利用VB编制优化程序，对动臂和斗杆进行减重优化。
文献[3]利用ADAMS的优化功能对动臂和斗杆结构进行优化。
文献[4]采用一种离散单元法对挖掘机的挖掘轨迹进行优化研究。
文献[5]通过建立一个由不同指标构成的多目标函数，对挖掘机的工作速度、挖掘力等进行优化设计，具有一定的指导意义。
文献[6]针对挖掘机动臂的约束中存在的不足，提出一种文化算法对动臂进行优化设计。
文献[7]采用ANSYS中的优化模块对动臂进行轻量化研究，达到了动臂减重的目的。
但是上述大部分的研究仅对挖掘机的单个零部件进行优化设计。
在实际工作中，工作装置的各零部件之间是相互制约、相互影响的，因此必须把它看成一个统一的整体进行优化分析，这样才有可能得到较为实用的优化设计方案。
基于ANSYS和神经网络的液压挖掘机动臂轻量化设计方法研究
基于ANSYS和神经⽹络的液压挖掘机动臂轻量化设计⽅法研究基于ANSYS和神经⽹络的液压挖掘机动臂轻量化设计⽅法研究向琴张华胡晓莉陈薇薇(武汉科技⼤学机械⾃动化学院，湖北武汉430081)摘要：以挖掘机的动臂结构为研究对象,构建考虑静态强度、刚度、轻量化等性能的优化设计数学模型，以ANSYS软件为⼯具，对挖掘机动臂进⾏了轻量化设计计算，针对轻量化设计过程中设计变量⾮线性的特点，建⽴了⼈⼯神经⽹络的模型，对ANSYS软件优化设计的结果进⾏了验证，有效的降低了动臂的重量。
结果表明，⽤两种⽅法结合起来进⾏轻量化设计的⽅法合理可⾏，对其他的机械进⾏轻量化设计具有⼀定的指导意义。
关键词：液压挖掘机；动臂；轻量化；有限元分析；⼈⼯神经⽹络中图分类号：TH122Research Method for Lightweight on the arm of hydraulic excavator Based onANSYS and neural networkXIANG Qin ZHANG Hua HU Xiaoli CHEN Weiwei(Wuhan University of science and technology, Machinery Automation college, Hubei,Wuhan,430081)Abstract: Take a structure of the arm of hydraulic excavator as the research object, the mathematical model of optimal design taking into static strength, stiffness and lightweight is built. Based on the powerful finite element analysis software –ANSYS –simulation platform, it has completed design and calculation for lightweight on the arm of hydraulic excavator, and the model of the neural network is built for the nonlinear characteristics of the design variable, to verify the optimization results by ANSYS, the weight of the arm has a significant reduction finally. Results indicate that, this method combine with ANSYS and neural network is reasonable and feasible, and it has a certain guiding significance for lightweight on other machines.Key words: Hydraulic excavator; Arm; Lightweight design;The finite element analysis; Artificial neural network1前⾔液压挖掘机是⼯程机械中应⽤⾮常⼴泛的机种之⼀，是重要的⼟⽯⽅施⼯机械，其⼯作装置的结构与受⼒也⽐较复杂[1]。
基于ANSYS的耕地装置设计与优化
基于ANSYS的耕地装置设计与优化赵殿明【摘要】为进一步提升耕地装置的作业效率与稳定性程度,对其展开结构设计与优化.通过理解耕地机的旋耕机理与作业过程中耕地核心执行部件的运动特性,利用优化设计理论建立有限元理论模型,并依据严谨的设计流程和耕地装置结构的装配特点,在UG中建立耕地装置核心执行部件的三维物理模型,与ANSYS恰当对接后导入进行预处理,科学高效地划分网格与施加载荷,得出耕地装置关键位置的位移分布云图和应力分布云图,并有效避免刀齿与机轴产生共振.试验表明:参数结构优化合理;选取旋耕入土深度、土壤蓬松度、地表平整度和整机工作稳定性4项指标作为衡量标准,结构优化后,在满足10％～40％的行业标准要求条件下,经测量平均地表平整度提高了4％,整个耕地装置的工作稳定性提高了5.1％.此设计合理可靠,可为相似农用机具的机构设计提供一定参考.【期刊名称】《农机化研究》【年(卷),期】2019(041)009【总页数】5页(P115-119)【关键词】耕地机;ANSYS分析;施加载荷;应力分布云图;地表平整度【作者】赵殿明【作者单位】吉林工程职业学院,吉林四平 136000【正文语种】中文【中图分类】S2220 引言随着农业机械化程度的提高，种植前需对土壤进行预处理，以达到促进农作物良好种植的目标。
用于土壤碎土、翻新、施肥等功能于一体的耕作装置近年来得到了广泛的应用，其主要通过耕地部件主动旋转与土壤相互作用实现入土旋耕。
经查阅资料得知：国外针对此类耕地机具研究较早，其多数采用拖拉机提供动力源。
图1为某型号耕地机的外形图。
图1 耕地机外形简图Fig.1 The contour diagram of the cultivated land machine由图1可知：其主要构件包括机架、传动装置、刀辊、挡土罩及平地拖板等，各部件间形成有机的整体进行耕耘作业。
有限元技术在各行业得到广泛而有效的应用，为不断提升农林田间耕地装置的碎土平整能力，笔者利用ANSYS对耕地装置进行关键结构设计，从改善耕地装置的实用性、高效性方面展开讨论。
基于ANSYS和Design-Expert的农用挖掘机斗杆机构优化设计
基于ANSYS和Design-Expert的农用挖掘机斗杆机构优化
设计
薛亚军;赵家庆;魏鹏
【期刊名称】《现代农业装备》
【年(卷),期】2024(45)2
【摘要】JKW-20山地农用挖掘机斗杆机构存在设计冗余,在保证安全可靠的前提下,为解决斗杆机构材料冗余问题,实现轻量化改进,建立了农用挖掘机挖掘装置斗杆机构耦合模型,通过ANSYS软件静力学仿真及拓扑优化,确定了斗杆机构拓扑优化新结构。
由于拓扑优化结构不符合实际生产要求,基于优化结果设计斗杆变量,确定优化目标函数,利用Design-Expert进行斗杆机构尺寸优化求解。
由优化结果对比可知:运用Design-Expert优化后的斗杆结构相对原结构具备更轻的质量和更大的强度,该方法不仅节约了JKW-20山地农用挖掘机的生产成本,还可为类似的机构设计提供优化思路。
【总页数】6页(P57-61)
【作者】薛亚军;赵家庆;魏鹏
【作者单位】毕节市农业机械研究所;毕节市农业发展集团有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】S229
【相关文献】
1.基于ANSYS的液压挖掘机斗杆仿真实例
2.基于DOE方法的液压挖掘机斗杆优化设计
3.基于UG/ANSYS的中型液压挖掘机斗杆优化设计
4.反铲单斗液压挖掘机斗杆与铲斗机构的匹配设计
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基于ANSYS掘岩机行走机构力学分析及底座结构优化
基于ANSYS掘岩机行走机构力学分析及底座结构优化发布时间：2022-12-06T07:46:17.440Z 来源：《科学与技术》2022年第15期第8月作者：宋宇宁[导读] 在符合强度要求的条件下，为减轻掘岩机机体质量，降低材料浪费进而节约成本宋宇宁营口理工学院机械与动力工程学院，辽宁营口 115014摘要：在符合强度要求的条件下，为减轻掘岩机机体质量，降低材料浪费进而节约成本，对掘岩机各工况进行了力学分析。
并以其行走机构底座为研究对象，通过Solidworks三维建模软件建立了实体模型，利用ANSYS对实体模型进行有限元分析，确定了不同工况下底座应力，变形分布情况；以底座质量最轻为优化目标，以材料最大屈服强度为约束条件，对底座结构进行参数优化，结果表明，通过改变底座结构尺寸，其质量减轻了13.51.%，优化效果明显，达到了节约成本的目的，为后续掘岩机的改进提供了理论依据。
关健词：掘岩机；底座；有限元法；结构优化针对现有掘进机在破岩过程中遇到的截岩不易，体积过大的突出问题，一种新型硬岩掘进设备—迈步式冲击破岩掘进机应运而生。
该机具有冲击破碎效率高，稳定性好，安全性高，便于维护，操作简单等优点。
它不仅能降低磨损率[1]，提高掘进效率，而且不再是以增大功率，增加结构尺寸来换取更高的截割力。
掘岩机采用冲击破岩的方式进行工作，其行走机构承受着较大的载荷和剧烈的冲击[2]，因此，行走机构的设计直接影响该机的工作可靠性，工作性能，使用寿命和掘进生产率与掘进效益。
为此，利用现代设计理论和分析方法[3]，对行走机构进行力学特性研究具有重要的理论意义和应用价值。
底座不仅是整个行走机构承载核心，还是整个机器的重要支撑单位，故主要以底座为研究对象，基于有限元分析法对其进行力学分析及结构尺寸优化。
1行走机构受力分析根据掘岩机受到外部载荷的特点，可以将其工作状态分为两种工况。
（1）掘进工况[4]破岩过程中，掘岩机时刻受到来自岩石的反作用力FT，巷道顶面反作用力FZ，巷道底面支撑力FN及巷道顶面与地面的静摩擦力fZ，fN。