挖掘机动臂有限元分析
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液压挖掘机动臂的有限元分析
通讯地址： 山东省临沂市金雀山路 !" 号 股份有限公司技术中心（ #$%&&’ ） 山东临沂工程机械 （ 收稿日期： !""!0"10!!）
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关键词：动臂 有限元 静力分析
取得了良好的效果。
" 计算工况选择
分析与实验表明，危险断面最大应力发生在采 用铲斗挖掘的工况下， 因此计算位置按以下条件确定： （ 动臂位于动臂缸作用力臂最大处； !） 斗杆位于斗杆缸作用力臂最大处； （ "） （ 铲斗位于发挥最大挖掘力位置。 #） 按上述条件得到工作装置的计算位置如图 ! 所 示。 根据其 在计算工况中， 铲斗缸 !" 产生主动力， 最大推力可确定最大挖掘力 # $%&。
多处结构需使用体单元， 若使用板元、 体元混合划 分的工作量很大，因此全部使用三维体单元划分。 为达到较高的精度，主要使用八节点六面体单元 （ ， 过渡部位使用六节点五面体单元（ 1<=>?） 1@="A 。为简便起见， 划分时把动臂的前端作整体处理 B?） （ 实际是两层钢板结构， 在边缘有焊缝） ， 对于焊缝 则不作处理， 划 分 后 的 模 型 节 点 数 为 )’ )-. ， 单元 — ’ —
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关键词：动臂 有限元 静力分析
取得了良好的效果。
" 计算工况选择
分析与实验表明，危险断面最大应力发生在采 用铲斗挖掘的工况下， 因此计算位置按以下条件确定： （ 动臂位于动臂缸作用力臂最大处； !） 斗杆位于斗杆缸作用力臂最大处； （ "） （ 铲斗位于发挥最大挖掘力位置。 #） 按上述条件得到工作装置的计算位置如图 ! 所 示。 根据其 在计算工况中， 铲斗缸 !" 产生主动力， 最大推力可确定最大挖掘力 # $%&。
多处结构需使用体单元， 若使用板元、 体元混合划 分的工作量很大，因此全部使用三维体单元划分。 为达到较高的精度，主要使用八节点六面体单元 （ ， 过渡部位使用六节点五面体单元（ 1<=>?） 1@="A 。为简便起见， 划分时把动臂的前端作整体处理 B?） （ 实际是两层钢板结构， 在边缘有焊缝） ， 对于焊缝 则不作处理， 划 分 后 的 模 型 节 点 数 为 )’ )-. ， 单元 — ’ —
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 ２ Ｏ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
振型也会发生相应 的改变 。 ２ ． ４液压挖掘机工作装 置集成 有限元分析
在对液压挖掘机工作装置的强度 、变形 以及模态进行有 限元分 析后 ，必须要保证液压挖掘机工作装置应该承受 １ ３ ０ Ｍ Ｐ ａ 以内的应 力 。当工作装置的斗杆处 出现较大的应力时 ，那么应该是工作装置 中的铲斗油缸支座、斗杆与动臂连接处 的斗杆底板 以及斗杆 的小端 的位置则出现大应力 。如果工作装置是承受切 向荷载 的作用 ，那么 出现最大应力的位置应该是斗杆与动臂连接处 。如果工作装置在承 受扭转荷载 的作用时 ，出现最小的抗扭截面模量 的位置应该是在扭 转荷载作用下工作装置最薄弱 的环节 。因此 ，工作装置在处 于扭转 荷载作用时 ， 工作装置中的动臂小端和 斗杆 小端会 出现较大 的应力 。 那么工作装置中的斗杆与动臂连接 处的最 大应力值应 该是 １ ３ ０ Ｍ Ｐ ａ 。 因此 ，在对液压挖掘机工作装置进行有 限元分析时 ，可以在很 大程 度上将工作装置 中的所处 的薄弱部位进行有效 的改善 ，从而提 高薄
浅谈挖掘机的动臂有限元及改进设计
． ． ２ 有 限元 分 析 过 程 天采矿 以及 国防工程都有着十分 广泛的应用 。众所 周知， 挖掘机可 以用 １ 应用 有限元法对动臂 结构件进行分析 ， 是 一项综合 性的工作 ， 它 包 来 开挖 、 装卸土 石方 、 采 石 以及其 它建筑材料 ， 因此 ， 土石方工程 的施工 计算程序的选 机械化过程 中， 它是最重 要的机 械之一 。 动臂是挖掘机 的关键部件 ， 也是 括从 结构 的物理力 学模 型抽象 为有限元 计算 的数学模 型， 计算机上 的实施 ， 以及 计算 前后大量信息、 数据的处理等这样 主要承力部件 。在施工过程 中， 动臂常常受到复杂 的瞬态冲击载荷 ， 造成 择或修改 ， 个全过程 。有 限元的分析过程见图 １ 。 其结构 出现裂纹 或强度、 刚度超 出范围 ， 而动臂 强度 、 刚度是否满足要求 将直接影 响挖 掘机工作安全性 能。因此 ， 全面 了解挖 掘机动臂工作过程 在Ｃ ＆ Ｄ ／ Ｃ ￣ 囊统 建立 分析对 簟的模 溅 中所承 载的应 力、 应变 水平 以及振 动频率 、 刚度、 强度 分布等基 本情况 ， 导入霄魁元分析轼件并逶杼相应的謦改 及 时发现薄弱 的环 节 以及过剩部 分， 在此基础上 ， 对动 臂进行改进设计 ， 这对于我们改进动臂 的结构具有相当重要的作用 。 对 有 袋元模 越进 行备 遣的 一格捌 分
浅 谈挖 掘 机 的动臂 有 限元及 改进设计
基于ANSYS的挖掘机动臂吊具的有限元分析
张晓辉
（ 卡特彼勒徐州有 限公 司， 江苏 徐州 ２ １０ ） ２０ ４
摘 要 ： 臂 的 平 衡 吊具 受 力较 复杂 ， 不 规 则 ， 简化 成杆 或 者 粱的 模 型 计 算其 理 论 强度 和 实际 工 况 误 差 较 动 且 而
大， 文章 利 用有 限 元 通 用软 件 Ａ ＹＳ 用 多栽 荷 步 的 方 法 校核 其 强度 。 ＮＳ 采
一
Ｃ Ｄ软 件 接 口 ，实 现 数 据 的共 享 和 交 换 ，如 Ｐｏ Ａ ｒ／
Ｅ ｇｎ ｅ Ｎ Ｔ ＡＮ ｌｇｒ —ＤＥ ．Ａｎｏ ＡＤ等 ，是 ｎ ｉｅｒ ＡＳ Ｒ 。Ａｏ ｏ Ｉ ＡＳ ｔＣ
现代产品设计 中的高级 Ｃ Ｅ工具之一。 Ａ 文章利用 Ａ Ｓ Ｓ １． Ｎ Ｙ ０ ０对工程机 械挖掘机 的部件动 臂的起吊吊具做 了有限元 分析 ，以便保证 吊具的强度 和 可靠性。
弹 性 材 料 的变 形 。
３ 赋值材料属性
吊具采 用 １ ｎ ６Ｍ 材料 ， 其屈服 点为 ３５Ｍ ａ 材料特 ４ Ｐ ，
性 如 表 １所 示 。
表 １ 材 料 属 性
框 中选 Ｄ ｆ ｔ ｅｍ ｄｌ ｅ ａ ｒ ｏｅ选项导入后如 ２图所示 。 ｅｕ
童掣 咖
１ ６Ｍｎ ７８ ０ ５ ２１ ．
４ 定义约束
在如图 ３ 头所示 的面上加位移约束 ，ａｌ设为 ０ 箭 ｖｈｅ 。
（ 卡特彼勒徐州有 限公 司， 江苏 徐州 ２ １０ ） ２０ ４
摘 要 ： 臂 的 平 衡 吊具 受 力较 复杂 ， 不 规 则 ， 简化 成杆 或 者 粱的 模 型 计 算其 理 论 强度 和 实际 工 况 误 差 较 动 且 而
大， 文章 利 用有 限 元 通 用软 件 Ａ ＹＳ 用 多栽 荷 步 的 方 法 校核 其 强度 。 ＮＳ 采
一
Ｃ Ｄ软 件 接 口 ，实 现 数 据 的共 享 和 交 换 ，如 Ｐｏ Ａ ｒ／
Ｅ ｇｎ ｅ Ｎ Ｔ ＡＮ ｌｇｒ —ＤＥ ．Ａｎｏ ＡＤ等 ，是 ｎ ｉｅｒ ＡＳ Ｒ 。Ａｏ ｏ Ｉ ＡＳ ｔＣ
现代产品设计 中的高级 Ｃ Ｅ工具之一。 Ａ 文章利用 Ａ Ｓ Ｓ １． Ｎ Ｙ ０ ０对工程机 械挖掘机 的部件动 臂的起吊吊具做 了有限元 分析 ，以便保证 吊具的强度 和 可靠性。
弹 性 材 料 的变 形 。
３ 赋值材料属性
吊具采 用 １ ｎ ６Ｍ 材料 ， 其屈服 点为 ３５Ｍ ａ 材料特 ４ Ｐ ，
性 如 表 １所 示 。
表 １ 材 料 属 性
框 中选 Ｄ ｆ ｔ ｅｍ ｄｌ ｅ ａ ｒ ｏｅ选项导入后如 ２图所示 。 ｅｕ
童掣 咖
１ ６Ｍｎ ７８ ０ ５ ２１ ．
４ 定义约束
在如图 ３ 头所示 的面上加位移约束 ，ａｌ设为 ０ 箭 ｖｈｅ 。
挖掘机臂受力分析
例一请用ANSYS Workbench分析计算挖掘机臂一端受到50000N力的作用，挖掘机臂受力情况及接触部分应力分析。
1.启动Workbench软件
1.1 在Windows系统下执行“开始”→“所有程序”→ ANSYS14.0 →Workbench14.0 命令，启动ANSYS Workbench14.0，进入主界面。
1.2 双击主界面Toolbox(工具箱)中的Component Systems→Geometry(几何)选项，即可在Project Schematic(项目管理区)创建分析项目A，如图1-1所示。
2.导入几何体模型
2.1在A2 Geometry上右击，在弹出的快捷菜单中选择Import Geometry→Browse 命令，如图1-2所示，此时会弹出“打开”对话框。
2.2在弹出的“打开”对话框中选择文件路径，导入Grab_Arm_Contact.x_t几何体文件
70吨大型液压挖掘机动臂有限元分析
70吨大型液压挖掘机动臂有限元分析
一、动臂计算工况
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：
1)、动臂位于最低（动臂油缸全缩）；
2）、斗齿尖、铲斗与斗杆铰点、斗杆与动臂铰点三点位。
图1 工作装置挖掘姿态（工况一、二）
工况二：
在工况一的基础上：3）斗边点遭遇障碍，侧向力W k。
工况三：
1)、动臂位于动臂液压缸作用力臂最大处；
2）、斗杆油缸作用力臂最大（斗杆油缸与斗杆尾部夹角为90°）；
3）铲斗发挥最大挖掘力位置，进行正常挖掘。
工况四：
在工况三的基础上：3）斗边点遭遇障碍，侧向力W k。
图2 工作装置挖掘姿态（工况三）
三、斗杆受力分析
1）、斗杆铰点载荷的确定
①计算工况一：θ1=-41.68°，θ2=131.684°，θ3=180°。
从重庆大学反铲分析软件中提取进行有限元分析所需要的数据：动臂缸作用力为：-927.87kN；
斗杆缸作用力为：423.386KN；
铲斗缸作用力为：318.225kN；
动臂油缸铰点：Rx=915.301 kN；Ry=150.391 kN；
斗杆油缸铰点：Rx=264.623 kN；Ry=330.5 kN；
斗杆动臂铰点：Rx=-370.888 kN；Ry=-376.969 kN；
图3挖掘工况一、二示意图
②计算工况二：
在工况一的基础上，加上侧齿障碍产生的弯矩和扭矩，及侧向力W k=23.638 KN。
③计算工况三：θ1=4.504°，θ2=111.993°，θ3=151.371°。
挖掘机动臂有限元模态分析
（ ｃ ｏｌ ｆ ｒｈｔ ｔｒｌ ｎ ｉｅｒ ｇ Ｈ ’ａ ｎｖｒｉ ｆ ｃｅ ｃ ｎ ｅ ｈ ｏｏ ，ｕ ｙ ｎ ７ ３ Ｃ ｉａ ２ ｈ ｏ ｏ ｃ ｉ ｃｕａ Ｅ ｇｎ ｅｉ ， ｅ ｎ ｎＵ ｉｅｓ ｙ ｉｎ ｅ ｄＴ ｃ ｎ ｌ Ｌ ｏａ ｇ ０ ， ｈｎ ） Ｓ Ａ ｅ ｎ ｔｏ Ｓ ａ ｙ ｇ ４１ ０
ｖｔｒ ｈｎｉｉｗ ｒｉｇ ｗ ｉ ｙ ｅｌａｓｔ ｅｄ ｍ ｇ ｉ ｔ ｃｕｅ ｈ ｏｅ ｔｅａｍ ｏ ｌ ａｏ ｅ ｏｋｎ， ｈｃ ｍａｂ ｅｄ ｔ ａ ａｅｏ ｔｓｒ ｔｒ． ｅｍ ｄｌ ｈ ｒ ｓ ｌ ｗ ｔｓ ｈ ｏｈ ｆ ｓ ｕ Ｔ ｆ ｏ ｆ ｍａ －
【 摘 要】 液压挖掘机在工作时由于冲击和振动会引起较大的动态应力， 可能造成结构的破坏。在
Ａ ＳＳ Ｎ Ｙ 环境下对某小型液压挖掘机 的动臂进行 了建模 ， 分完全 自由状态和实际约束状 态两种情况对该 挖掘机动臂的模态进行 了三维仿真分析 ， 提取和扩展 了前 １ 阶模态， ５ 考察 了其 固有频率和主振型 ， 为做
铁 巍巍 ｌ 王晓枫 杨茹 萍 周 雍 ’
（合肥工业大学 机械与汽车工程学院， ’ 合肥 ２ ００ ）（河南科技大学 建筑工程学院 ， ３０ ９ 洛阳 ４ １０ ） ７０ ３
Ｍｏ ａ ｎ ｌｓｓ ｏ ｘ ａ ａ ｏｒ ｒ ｂ ｓ ｄ ｏ ｉ ｉ ｌ ｍｅ ｔｍｅ ｈ ｄ ｄ ｌ ａｙ ｉ ｆｅ ｃ ｖ ｔ ｍ ａ ｅ ｎ ｆ ｔ ｅ ｅ ｎ ｔ ｏ ａ ａ ｎｅ
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【 摘 要】 液压挖掘机在工作时由于冲击和振动会引起较大的动态应力， 可能造成结构的破坏。在
Ａ ＳＳ Ｎ Ｙ 环境下对某小型液压挖掘机 的动臂进行 了建模 ， 分完全 自由状态和实际约束状 态两种情况对该 挖掘机动臂的模态进行 了三维仿真分析 ， 提取和扩展 了前 １ 阶模态， ５ 考察 了其 固有频率和主振型 ， 为做
铁 巍巍 ｌ 王晓枫 杨茹 萍 周 雍 ’
（合肥工业大学 机械与汽车工程学院， ’ 合肥 ２ ００ ）（河南科技大学 建筑工程学院 ， ３０ ９ 洛阳 ４ １０ ） ７０ ３
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基于ANSYS Workbench的挖掘机动臂有限元分析
( 内 蒙 古 工 业 大 学 机 械 工 程 学 院 ，内 蒙 古 呼 和 浩 特 010051)
摘 要 ：利 用 三 维 软 件 S o l i d w o r k s 对 挖 掘 机 动 臂 进 行 三 维 模 型 建 立 ，运 用 A N S Y S W o r k b e n c h 对
动 臂 进 行 结 构 静 力 学 分 析 ，得 到 动 臂 的 应 力 、应 变 分 布 云 图 ，进 而 对 挖 掘 机 动 臂 的 优 化 设 计 提 供 理 论 参
备制造业中的应用。
• 85 •
黄 鹏 ，等 • 杨 家 坪 滑 坡 稳 定 性 研 究
2017年 第 6 期
表3
稳定性计算结果
工况组合 1 2 3 4
稳定性系数 1 2029 1 2154 1 0568 1 1838
图 3 动臂应力分布云图
①动臂所受最大应力的位置在动臂与动臂油缸
相 连 接 处 ，其 最 大 值 为 2 7 7 . 1 1 M P a ，小 于 许 用 应 力 ，
满 足 强 度 要 求 ；② 动 臂 所 发 生 最 大 变 形 处 在 动 臂 与
斗 杆 连 接 点 处 ，变 形 量 比 较 小 ，在 允 许 的 变 形 范 围
图 1 动臂三维模型 2 动臂静力学分析 2. 1 设 定 材 料 特 性
动 臂 是 由 不 同 种 钢 板 材 料 焊 接 而 成 的 ，其 主 要
摘 要 ：利 用 三 维 软 件 S o l i d w o r k s 对 挖 掘 机 动 臂 进 行 三 维 模 型 建 立 ，运 用 A N S Y S W o r k b e n c h 对
动 臂 进 行 结 构 静 力 学 分 析 ，得 到 动 臂 的 应 力 、应 变 分 布 云 图 ，进 而 对 挖 掘 机 动 臂 的 优 化 设 计 提 供 理 论 参
备制造业中的应用。
• 85 •
黄 鹏 ，等 • 杨 家 坪 滑 坡 稳 定 性 研 究
2017年 第 6 期
表3
稳定性计算结果
工况组合 1 2 3 4
稳定性系数 1 2029 1 2154 1 0568 1 1838
图 3 动臂应力分布云图
①动臂所受最大应力的位置在动臂与动臂油缸
相 连 接 处 ，其 最 大 值 为 2 7 7 . 1 1 M P a ，小 于 许 用 应 力 ，
满 足 强 度 要 求 ；② 动 臂 所 发 生 最 大 变 形 处 在 动 臂 与
斗 杆 连 接 点 处 ，变 形 量 比 较 小 ，在 允 许 的 变 形 范 围
图 1 动臂三维模型 2 动臂静力学分析 2. 1 设 定 材 料 特 性
动 臂 是 由 不 同 种 钢 板 材 料 焊 接 而 成 的 ，其 主 要
液压挖掘机动臂有限元分析方法研究
ｐ ｒ ｏ ｂ ｌ ｅ ｍ ｆｐ ｏ ｉ ｎ ｓ ｈ ａ ｔ ｆ ｃ ｏ ｎ ｎ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ． ｈｅ Ｔ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｓ ｓ ｈ ｏ ｗ ｔ ｈ ａ ｔ ｔ ｈ ｅ ａ ｎ ｌ ａ ｙ ｓ ｉ ｓ ｅｔ ｍ ｈ ｏ ｄ ｉ ｓ ｆ ｅ ａ ｓ ｉ ｂ ｌ ｅ ａ ｎ ｄ ｉ ｔ ｈ ａ ｓ ｃ ｅ ｒ ｔ ａ ｉ ｎ ｒ ｅ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｃ ｅ
关键词 ： 液压挖掘机 ； 动臂 ： 有限元分析 Ｈ ｙ ｐ ｅ ｒ ｍｅ ｓ ｈ 中图分 类号 ： Ｔ Ｈ１ ６ ； Ｔ Ｕ ６ ２ 文献标识码 ： Ａ 文章 编号 ： １ ０ ０ １ — ３ ９ ９ ７ （ ２ ０ １ ３ ） １ ２ — ０ １ ７ ０ — ０ ４
Ｓ ｔ ｕ ｄ ｙ ｏ ｆ Ｆ ｉ ｎ ｉ ｔ ｅ Ｅｌ ｅ ｍｅ ｎ ｔ Ａｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ Ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ｏ ｆ Ｈｙ ｄ ｒ ａ ｕ ｌ ｉ ｃ Ｅｘ ｃ ａ ｖ ａ ｔ ｏ ｒ Ｍｏ ｂ ｉ ｌ ｅ Ａｒ ｍ
ｓ ￣ｉ ｆｃ ａ ｎ ｃ ｅ ｏｒ ｆ ｔ ｈ ｅ ｉｎ ｆ ｉ ｔ ｅ ｅ ｌ ｅ ｍ ｅ ｎ ｔ ａ ｎ ｌ ａ ｙ ｓ ｉ ｓ ｒ ｅ ｓ ｅ ｒｃ ａ ｈ ｆｏ ｏ ｔ ｈ ｅ ｒ ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ ｍ ｅ ｃ ｈ ｎｉ ａ ｃ １． ａ
机 械 设 计Fra Baidu bibliotek与 制 造
小型挖掘机工作装置三维建模及有限元分析
中图 分 类 号 ：Ｔ １ Ｈ ７ 文献标识码 ： Ａ 文章 编 号 ： ６ ２—５ ８ （０ １ ０ —０ ６ —０ １７ ５ １２ １ ） １ ０ ３ ５
Ｔｈｒ ｅ ｄｉ ｅ ｉ ｎａ ｏ ｌｎｇ ａｎｄ ｆ ｎｉｅ ｅ ｅ ｅ ｎａｌ ｉ ｎ ｅ － ｍ ｎｓ ｏ ｌｍ ｄｅ ｉ ｉ ｔ ｌ ｍ ｎｔ ａ ｙｓ ｓ ｏ ｗ ｏ ｋｉ ｖ ｃ ｓ ｆ ｒ ｓ ａ ｌｓ ｚ ｒ ｎｇ ｄｅ ｉ ｅ ｏ ｍ ｌ－ ｉ ｅ ｈｙｄ ａ ｉ ｘｃ ｖａ ｏ ｓ ｒ ｕｌｃ ｅ ａ ｔ ｒ
Ａｂ ｔ ａ ｔ ｓ ｒ ｃ ：Ｗ ｉ ｅ ａ ｄ ｔ ｈ ｒ ｉ ｇ ｄ ｖ ｃ ｆａ ｓ ｅ ｉ ｃ ｏ ｓ ｉ ｍａ ｌ ｉｅ ｈ ｄ ａ ｌ ｘ ａ ａ ｏ ， Ｄ ｔ ｒ ｇ ｒ ｏ ｔ ｅ ｗｏ ｋ ｎ ｅ ｉｅ ｏ ｐ ｃｆ ｄ ｍｅ ｔｃ ｓ ｌ ｓ ｚ ｙ ｒ ｕ ｉ ｅ ｃ ｖ ｔ ｒ ａ ３ ｈ ｉ — ｃ
１ 掘 机 工 作 装 置 在 Ｐｒ ／ ｇｎ ｅ ｏ Ｅｎ ｉｅ ｒ中 的三 维 建 模
１ １ 挖 掘机 工作 装置 的 设计 图纸 分析 ．
在 了解 了挖 掘机工 作装 置 的结 构特 点 和工作 原理 之后 ， 某 国产小 型 液 压 挖掘 机 工 作 装置 的设 计 图 对 纸进 行分 析 和研究 ， 括各 零件 的尺 寸 、 配关 系 ， 包 装 并且 针对 不 同零 件采 取不 同 的建模 手段 ． 整个 工 作装 置
Ｔｈｒ ｅ ｄｉ ｅ ｉ ｎａ ｏ ｌｎｇ ａｎｄ ｆ ｎｉｅ ｅ ｅ ｅ ｎａｌ ｉ ｎ ｅ － ｍ ｎｓ ｏ ｌｍ ｄｅ ｉ ｉ ｔ ｌ ｍ ｎｔ ａ ｙｓ ｓ ｏ ｗ ｏ ｋｉ ｖ ｃ ｓ ｆ ｒ ｓ ａ ｌｓ ｚ ｒ ｎｇ ｄｅ ｉ ｅ ｏ ｍ ｌ－ ｉ ｅ ｈｙｄ ａ ｉ ｘｃ ｖａ ｏ ｓ ｒ ｕｌｃ ｅ ａ ｔ ｒ
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１ 掘 机 工 作 装 置 在 Ｐｒ ／ ｇｎ ｅ ｏ Ｅｎ ｉｅ ｒ中 的三 维 建 模
１ １ 挖 掘机 工作 装置 的 设计 图纸 分析 ．
在 了解 了挖 掘机工 作装 置 的结 构特 点 和工作 原理 之后 ， 某 国产小 型 液 压 挖掘 机 工 作 装置 的设 计 图 对 纸进 行分 析 和研究 ， 括各 零件 的尺 寸 、 配关 系 ， 包 装 并且 针对 不 同零 件采 取不 同 的建模 手段 ． 整个 工 作装 置
基于Pro／Mechanica环境挖掘机动臂的有限元模态分析
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活 塞 运 动速 度
MR F
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电流
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[3 ] [4 ]
[5 ]
关 新 春 李 金 海 等 剪切 阀式磁 流 变 液减 振 器 磁 路 设 计 方 法
，
，
．
，
公 司提 供 的
13 2 L D
，
磁 流 变液 其粘 度 为
，
[ J ] 机 械 设 计与制 造
液压挖掘机动臂应力应变有限元分析
Ｆ ｘ １
约束调整到最大的边界元 ， 补充校核载荷 间的平衡。 施加载荷过程 中， 通 过销 轴 将 各铰 点 处进 行连 接 。 通
常情 况下 ， 载 荷 确 定 比较 难 ， 在 Ｗｏ ｒ ｋ ｂ ｅ ｎ ｃ ｈ中 ， 通 常 使 用
Ｂ ｅ ａ ｒ ｉ ｎ ｇ Ｌ ｏ ａ ｄ方式施加铰点载荷 ，这种载荷施加 方式是专 门施加通过销轴传递的载荷。 挖掘机 施工时 ， 动臂 绕着销轴 转动 ， 动 臂与动臂 液压 缸、 斗杆液压缸、 斗 杆 分 别 在 Ｂ处 、 Ｄ处、 Ｆ处 进 行 铰 接 。液
・
５ ０・
价 值 工 程
进 行 限制 ， 总体 刚 度 矩 阵将 会 是 奇 异 的 ， 进 而 导 致 方 程 组 产生多解。 为 了 避免 出现 奇 异 的刚 度 矩 阵 ， 通过 选 择 约 束 ， 对 边 界 施加 条件 限 制 ， 消 除 刚体 位 移 。 对 某 些 节 点 进 行 约 束 的 标 准 为 ：施加 的 约束 刚好 消 除全 部 刚体 自由位 移 ， 或
弹性 模 Ｅ ＝ ２ ． １ ２ ｘ １ ０ Ｍ ｐ ａ 。 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 ｏ ｕ ｔ ｐ ｕ ｔ 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
约束调整到最大的边界元 ， 补充校核载荷 间的平衡。 施加载荷过程 中， 通 过销 轴 将 各铰 点 处进 行连 接 。 通
常情 况下 ， 载 荷 确 定 比较 难 ， 在 Ｗｏ ｒ ｋ ｂ ｅ ｎ ｃ ｈ中 ， 通 常 使 用
Ｂ ｅ ａ ｒ ｉ ｎ ｇ Ｌ ｏ ａ ｄ方式施加铰点载荷 ，这种载荷施加 方式是专 门施加通过销轴传递的载荷。 挖掘机 施工时 ， 动臂 绕着销轴 转动 ， 动 臂与动臂 液压 缸、 斗杆液压缸、 斗 杆 分 别 在 Ｂ处 、 Ｄ处、 Ｆ处 进 行 铰 接 。液
・
５ ０・
价 值 工 程
进 行 限制 ， 总体 刚 度 矩 阵将 会 是 奇 异 的 ， 进 而 导 致 方 程 组 产生多解。 为 了 避免 出现 奇 异 的刚 度 矩 阵 ， 通过 选 择 约 束 ， 对 边 界 施加 条件 限 制 ， 消 除 刚体 位 移 。 对 某 些 节 点 进 行 约 束 的 标 准 为 ：施加 的 约束 刚好 消 除全 部 刚体 自由位 移 ， 或
弹性 模 Ｅ ＝ ２ ． １ ２ ｘ １ ０ Ｍ ｐ ａ 。 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 ｏ ｕ ｔ ｐ ｕ ｔ 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
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。
液压挖掘机动臂有限元分析研究
这 样 的 发 展 趋 势 ［－３ １ ｌ ］ ］
２） 由 斗 杆 油 缸 闭 锁 力 决 定 的 切 向 挖 掘 力
， 受
Ｇ：Ｇ３ 斗 杆 油 缸 受 力 、 对 Ｂ 点 的 各 力 臂 、 、 ： 、 、 及 ｅ、
ｒ影 响 ， ： ２ 得 Ｆｒ （ ｆ ． Ｆ ｅ ）ｒ ２ Ｇ２ ２ Ｇ 盯 ＝２ ／ ＝ Ｂ ２ （ ２）
＝
（ １ Ｇ２ Ｇ３ ＋ ４ ／ Ｇ１ ＋ ＋ Ｇ ）ｒ ５
（） ５
５）整 机 行 走 所 限 制 的 切 向 挖 掘 力
， 受 整 机 重
量 、 走 部 分 与地 面 附着 系数 、 向挖 掘力 与 水 平方 行 切
向 的 夹 角 影 响 ． ： 得
＝
（ ＋ ＋ ＋ ４￣ Ｃ Ｓｔ Ｇ１ Ｇ２ Ｇ３ Ｇ ） Ｊ Ｏ Ｏ Ｌ ｔ
斗 油 缸 的 主 动 推 力 、 、 对 Ｃ 点 的 力 臂 ｅ 、 ｒ 影 Ｇ，及 ，Ｚ ３
响 ． ： 得
＝
（ ｌ ＋ ３ ３／３ Ｇｒ ３ Ｆｅ ）ｒ ｃ
（） ３
４ ）整 机 稳 定 性 所 限 制 的 切 向 挖 掘 力 ． 挖 掘 机 有 当
前 倾 趋 势 时 的 切 向 挖 掘 力
（） ６
综 合 上 述 各 种 因 素 ． 取 ６个 力 中 的 最 小 值 作 为 最 大 理 论 切 向挖 掘 力 ， ： 即
２） 由 斗 杆 油 缸 闭 锁 力 决 定 的 切 向 挖 掘 力
， 受
Ｇ：Ｇ３ 斗 杆 油 缸 受 力 、 对 Ｂ 点 的 各 力 臂 、 、 ： 、 、 及 ｅ、
ｒ影 响 ， ： ２ 得 Ｆｒ （ ｆ ． Ｆ ｅ ）ｒ ２ Ｇ２ ２ Ｇ 盯 ＝２ ／ ＝ Ｂ ２ （ ２）
＝
（ １ Ｇ２ Ｇ３ ＋ ４ ／ Ｇ１ ＋ ＋ Ｇ ）ｒ ５
（） ５
５）整 机 行 走 所 限 制 的 切 向 挖 掘 力
， 受 整 机 重
量 、 走 部 分 与地 面 附着 系数 、 向挖 掘力 与 水 平方 行 切
向 的 夹 角 影 响 ． ： 得
＝
（ ＋ ＋ ＋ ４￣ Ｃ Ｓｔ Ｇ１ Ｇ２ Ｇ３ Ｇ ） Ｊ Ｏ Ｏ Ｌ ｔ
斗 油 缸 的 主 动 推 力 、 、 对 Ｃ 点 的 力 臂 ｅ 、 ｒ 影 Ｇ，及 ，Ｚ ３
响 ． ： 得
＝
（ ｌ ＋ ３ ３／３ Ｇｒ ３ Ｆｅ ）ｒ ｃ
（） ３
４ ）整 机 稳 定 性 所 限 制 的 切 向 挖 掘 力 ． 挖 掘 机 有 当
前 倾 趋 势 时 的 切 向 挖 掘 力
（） ６
综 合 上 述 各 种 因 素 ． 取 ６个 力 中 的 最 小 值 作 为 最 大 理 论 切 向挖 掘 力 ， ： 即
有限元分析法在挖掘机工作装置分析中的应用
一
～ 一
图５ 动臂应力云图 图 ６ 动ຫໍສະໝຸດ Baidu变形云图
１ ３
点的应变列阵； ［ Ｂ 】 为应变矩阵； ｛ Ｒ ｝ 是单元的节点
力列阵； ［ Ｋ 】 称为单元刚度矩阵， 是单元位移和单元
节点 力之 间 的转换矩 阵 ， 可 以导 出 ：
【 Ｋ ］ ＝ Ⅱ 『 Ｉ Ｂ ］ 【 Ｄ 】 【 Ｂ ］
式为 ：
式中： ［ 切为弹性矩 阵 ， 完全取决于弹性体材料 的弹性 模量 Ｅ和泊松 比口。
｛ ￡ ） ：［ Ｂ ］ ｛ ．
（ ４ ）
收稿 日期 ： ２ ０ １ ２ — ０ ８ — ２ ７ 作者简 介： 张晓辉（ １ ９ ７ ８ 一 ） ， 男， 河北元氏人 ， 工程 师， ￣－ ａ － ＇ ｒ ， 研 究方向为 ： 工程机械装置结构设计 。Ｅ ｍ ａ ｉ ｌ ： ｈ ｅ ｎ ｒ ｙ — ｚ ｘ ｈ ＠１ ６ ３ ． ｃ ０ ｍ
第１ 期（ 总第 １ ３ １ 期）
Ｎ ｏ ． １ （ Ｓ Ｕ Ｍ Ｎ ｏ ． １ ３ １ ）
机 械 管 理 开 发
ＭＥＣ ＨＡＮＩ Ｃ ＡＬ ＭＡＮＡＧ ＥＭＥＮ Ｔ ＡＮＤ ＤＥ ＶＥＬ ＯＰ ＭＥＮ Ｔ
２ ０ １ ３ 年 ２月
Ｆ ｅ ｂ ． ２ ０ １ ３
结论 。
所谓离散化就是将弹性体的区域分割成有限个单 元、 离散成有 限单元集 合体来代替 原来 的弹性 连续 体 。由于动臂和斗杆形状较为规则 ， 采用的都是箱体 式结构 ， 其钢板厚度远小于整体尺寸 ， 通过单元划分 ， 得出有限元模型和多点约束位置， 见图 １ 和２ 。
～ 一
图５ 动臂应力云图 图 ６ 动ຫໍສະໝຸດ Baidu变形云图
１ ３
点的应变列阵； ［ Ｂ 】 为应变矩阵； ｛ Ｒ ｝ 是单元的节点
力列阵； ［ Ｋ 】 称为单元刚度矩阵， 是单元位移和单元
节点 力之 间 的转换矩 阵 ， 可 以导 出 ：
【 Ｋ ］ ＝ Ⅱ 『 Ｉ Ｂ ］ 【 Ｄ 】 【 Ｂ ］
式为 ：
式中： ［ 切为弹性矩 阵 ， 完全取决于弹性体材料 的弹性 模量 Ｅ和泊松 比口。
｛ ￡ ） ：［ Ｂ ］ ｛ ．
（ ４ ）
收稿 日期 ： ２ ０ １ ２ — ０ ８ — ２ ７ 作者简 介： 张晓辉（ １ ９ ７ ８ 一 ） ， 男， 河北元氏人 ， 工程 师， ￣－ ａ － ＇ ｒ ， 研 究方向为 ： 工程机械装置结构设计 。Ｅ ｍ ａ ｉ ｌ ： ｈ ｅ ｎ ｒ ｙ — ｚ ｘ ｈ ＠１ ６ ３ ． ｃ ０ ｍ
第１ 期（ 总第 １ ３ １ 期）
Ｎ ｏ ． １ （ Ｓ Ｕ Ｍ Ｎ ｏ ． １ ３ １ ）
机 械 管 理 开 发
ＭＥＣ ＨＡＮＩ Ｃ ＡＬ ＭＡＮＡＧ ＥＭＥＮ Ｔ ＡＮＤ ＤＥ ＶＥＬ ＯＰ ＭＥＮ Ｔ
２ ０ １ ３ 年 ２月
Ｆ ｅ ｂ ． ２ ０ １ ３
结论 。
所谓离散化就是将弹性体的区域分割成有限个单 元、 离散成有 限单元集 合体来代替 原来 的弹性 连续 体 。由于动臂和斗杆形状较为规则 ， 采用的都是箱体 式结构 ， 其钢板厚度远小于整体尺寸 ， 通过单元划分 ， 得出有限元模型和多点约束位置， 见图 １ 和２ 。
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.
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本文首先通过对工程机械产品 市场前景的分析，简述了挖掘 机各种功能，说明该种工程机 械在国家基本建设中发挥着其 他工程机械产品不能替代的作
用。
三峡大学机械与材料学院
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。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。蓝若水 www.lvjunkai.com
三峡大学机械与wenku.baidu.com料学院
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。
三峡大学机械与材料学院
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）
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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。
三峡大学机械与材料学院
对挖掘机动臂结构进行简化处理
（3）、定义截面。preprofessor》sections》beam》commom sections（箱 型结构）
（4）、网格划分。preprofessor》meshing
（5）、加载和求解。solution》define loads》apply》structure(1处点约束)
（6）、查看结果。Main Menu——General Postproc——Element Table—— Define Table
尺寸没有关系。
三峡大学机械与材料学院
对动臂结构进行优化
由原始的动臂应力云图可以知道，动臂在转弯处应力集中 现象比较严重。因此，必须提出改进方案，以减小应力集 中的现象。与原方案相比，十月传奇 www.hai-neng.com 应力下降约20%，集中应力基本消除，各处的分布比较均
匀，在安全范围内，修改方案是可行的。
三峡大学机械与材料学院
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
三峡大学机械与材料学院
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 www.yixuezs.com,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。
三峡大学机械与材料学院
动臂结构优化
将该零件作为一个整体，进行铸造，然后用用螺 栓连接，将该零件和两侧板连接在一起。
三峡大学机械与材料学院
优化前后动臂的应力云图对比
优化前后对比发现，动臂在优化后，其受力情况明显 要好，应力集中现象相对来说不是那么明显。 动臂缸耳 板处的应力下降，与原方案相比，应力下降约20%，集中 应力基本消除，各处的分布比较均匀，在安全范围内，修 改方案是可行的。
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
三峡大学机械与材料学院
挖掘机动臂的二维图形
挖掘机动臂的三维图形
三峡大学机械与材料学院
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。
材料 Q345
泊松比 0.3
弹性模量E/GPa 220
密度 7800
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加载后得到的应力云图
（1）、 主要较大应 力发生在弯臂处的隔 板上（如上图所示）， 应力值1692Mp，该位 置是动臂缸耳板与隔 板的十字交叉处。此 处结构欠合理，应该
改正。 （2）、弯臂上部边 角线应力值为2400Mp， 误差在8%以内，应力 略大，该应力不是上 耳板造成的，与截面
三峡大学机械与材料学院
本文总结与展望
本文首先通过对工程机械产品市场前景 的分析，简述了挖掘机各种功能，说明 该种工程机械在国家基本建设中发挥着 其他工程机械产品不能替代的作用。本 论文以提高液压挖掘机产品的质量作为 课题的切入点，选择了挖掘机动臂有限 元分析和优化设计作为课题研究对象。
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用。
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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）
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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。
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对挖掘机动臂结构进行简化处理
（3）、定义截面。preprofessor》sections》beam》commom sections（箱 型结构）
（4）、网格划分。preprofessor》meshing
（5）、加载和求解。solution》define loads》apply》structure(1处点约束)
（6）、查看结果。Main Menu——General Postproc——Element Table—— Define Table
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对动臂结构进行优化
由原始的动臂应力云图可以知道，动臂在转弯处应力集中 现象比较严重。因此，必须提出改进方案，以减小应力集 中的现象。与原方案相比，十月传奇 www.hai-neng.com 应力下降约20%，集中应力基本消除，各处的分布比较均
匀，在安全范围内，修改方案是可行的。
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学生姓名：杨鹏 专业：机械设计制造及其自动化
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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 www.yixuezs.com,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。
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动臂结构优化
将该零件作为一个整体，进行铸造，然后用用螺 栓连接，将该零件和两侧板连接在一起。
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优化前后对比发现，动臂在优化后，其受力情况明显 要好，应力集中现象相对来说不是那么明显。 动臂缸耳 板处的应力下降，与原方案相比，应力下降约20%，集中 应力基本消除，各处的分布比较均匀，在安全范围内，修 改方案是可行的。
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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。
材料 Q345
泊松比 0.3
弹性模量E/GPa 220
密度 7800
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加载后得到的应力云图
（1）、 主要较大应 力发生在弯臂处的隔 板上（如上图所示）， 应力值1692Mp，该位 置是动臂缸耳板与隔 板的十字交叉处。此 处结构欠合理，应该
改正。 （2）、弯臂上部边 角线应力值为2400Mp， 误差在8%以内，应力 略大，该应力不是上 耳板造成的，与截面
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本文总结与展望
本文首先通过对工程机械产品市场前景 的分析，简述了挖掘机各种功能，说明 该种工程机械在国家基本建设中发挥着 其他工程机械产品不能替代的作用。本 论文以提高液压挖掘机产品的质量作为 课题的切入点，选择了挖掘机动臂有限 元分析和优化设计作为课题研究对象。
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