帶式輸送機是重要的散料輸送設備之一,滾筒是其主要承載部件,承受載荷復雜。本文首先利用有限元分析軟件ansys對滾筒進行靜力學分析。在靜力學分析時考慮了脹套裝配預緊力的作用,利用ansys自身提供的接觸非線性來模擬過脹套與滾筒軸和輻板間的配合關系,力求滾筒有限元模型能夠真實、準確的模擬計算滾筒的真實受力狀況,保證計算結果的可靠性。然后在對滾筒分滾筒靜力學計算的基礎上,基于ansys操作環(huán)境開發(fā)出帶式輸送機滾筒通用計算模塊。

利用該模塊,設計人員只需在程序用戶界面上輸入滾筒計算所必需的參數(shù),就可以進行滾筒的有限元計算。通過二次開發(fā)的滾筒參數(shù)化程序,簡化了用戶的操作,同時避免了在參數(shù)改變時,重復的建模過程,即使對于那些不熟悉ansys的技術人員也可以進行滾筒的剛度和強度分析,大大提高了工作效率,具有一定的實用價值。后將拓撲優(yōu)化引入滾筒設計,基于有限元連續(xù)體的拓撲優(yōu)化的均勻化方法,以結構小應變能為目標,對帶式輸送機改向滾筒的輻板進行拓撲優(yōu)化設計。然后基于拓撲結果對輻板進行尺寸優(yōu)化使材料的分布更為合理,輻板在滿足應力和剛度的條件下,質量大幅降低。為滾筒零部件初期設計提供非常重要的指導性作用, ● 宏觀經(jīng)濟發(fā)展的影響, th2506型伸縮臂叉裝車是一款緊湊型伸縮臂叉裝車,它將傳統(tǒng)叉車的裝卸功能與伸縮臂式結構相結合,可以快速換裝多種作業(yè)屬具,實現(xiàn)叉、鏟、吊等多種作業(yè)功能,實現(xiàn)了一機多用,在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的秸稈搬運、堆垛環(huán)節(jié)發(fā)揮了重要作用。 本文以th2506型伸縮臂叉裝車伸縮臂為研究對象,應用工程力學知識分析計算了伸縮臂危險截面應力狀況,并進行了強度校核；采用solidworks數(shù)字化設計方法實現(xiàn)伸縮臂結構的參數(shù)化建模,結合有限元分析方法和solidworks軟件cosmosworks模塊建立了伸縮臂結構的有限元模型,準確模擬了伸縮臂結構實際工況,分析了各工況下伸縮臂結構應力應變現(xiàn)象；對伸縮臂結構進行了應變電測實驗,對伸縮臂結構多種工況下的受力情況進行分析；并通過理論計算與有限元分析結果的比較和應變電測實驗與有限元分析結果的比較,驗證了伸縮臂結構有限元模型的合理性；在此基礎上使用cosmosworks模塊的優(yōu)化設計功能對ⅲ級臂矩形截面尺寸進行了優(yōu)化；后對伸縮臂進行局部穩(wěn)定性分析；本課題在保證伸縮臂結構性、穩(wěn)定性的基礎之上實現(xiàn)了該型伸縮臂叉裝車伸縮臂的輕量化設計, 工程機械伸縮臂結構緊湊、工作效率高,廣泛應用在起重機、高空作業(yè)車等工程機械設備中。工作中,伸縮臂為直接承載部件通過變幅和伸縮運動來實現(xiàn)對貨物的起吊和搬運?，F(xiàn)今伸縮臂多采用由高強度鋼板焊接而成的箱型結構,并在伸縮臂臂體內(nèi)部或者外部安裝伸縮油缸來完成伸縮臂的伸縮運動。各節(jié)伸縮臂臂體之間主要依靠臂體與滑塊的接觸作用來傳遞載荷,因此,各節(jié)伸縮臂臂體與滑塊接觸處的應力分布比較復雜且明顯高于其他區(qū)域,接觸區(qū)域應力水平?jīng)Q定了伸縮臂的承載能力。為了降低臂體接觸區(qū)域應力,提高臂體承載能力,終實現(xiàn)臂體優(yōu)化設計,迫切需要對伸縮臂臂體與滑塊接觸區(qū)域應力進行研究。伸縮臂接觸區(qū)域應力計算常用方法為解析法和有限元法。本文針對簡單的六邊形截面形狀伸縮臂,基于疊加原理提出了整體彎曲應力疊加局部彎曲應力的伸縮臂接觸區(qū)應力解析計算數(shù)學模型。該模型首先計算在額定載荷作用下臂體整體彎曲應力,然后將接觸區(qū)的臂體分離出來,建立局部分析模型求解局部彎曲應力,后將這兩項應力疊在局部應力分析模型中,提出了臂體間接觸載荷沿滑塊邊部狹窄區(qū)域分布的假設,該假設較傳統(tǒng)的臂體間接觸載荷沿滑塊整個表面均勻分布的假設更符合實際情況。針對較復雜的八邊形截面形狀伸縮臂,建立了參數(shù)化有限元模型。采用面面接觸單元來模擬伸縮臂臂體與滑塊之間的接觸關系,選擇危險工況對伸縮臂進行了有限元靜力結構分析,通過與實驗樣機的應力測試結果進行比較,驗證了有限元分析結果的準確性。為提高伸縮臂整體模型計算效率,同時保證臂體接觸區(qū)域應力計算精度,本文開發(fā)了平衡力系邊界條件子模型方法:將從整機粗網(wǎng)格模型分析結果提取的平衡力系邊界條件施加到準確構建的子模型來準確求解局部結構應力。當由于整體模型簡化,使得局部幾何模型的剛度與真實結構剛度有顯著差異時,該方法解決了應用傳統(tǒng)子模型方法將從整機模擬結果得到的位移插值邊界條件直接施加到重新構建的準確子模型的邊界來求解導致子模型邊界應力與整機模型中的應力相差甚遠的問題。該方法也為大型機械的局部結構分析提供了一種有效的分析方法。應用新開發(fā)的子模型方法,分析了滑塊幾何參數(shù)對八邊形截面伸縮臂臂體間接觸區(qū)域應力影響規(guī)律,為滑塊尺寸優(yōu)化設計提供了理論依據(jù),使其能夠充分降低接觸區(qū)域應力。后對某八邊形截面伸縮臂結構進行了優(yōu)化設計,以伸縮臂截面幾何形狀參數(shù)以及相鄰臂體搭接長度參數(shù)為設計變量,以伸縮臂結構的***等效應力為強度約束條件,變幅平面***靜位移和回轉平面***靜位移為剛度約束條件,以薄壁件的局部屈曲為結構失穩(wěn)約束條件,實現(xiàn)了臂體輕量化設計。新子模型法的運用使結構優(yōu)化效率顯著提高,優(yōu)化后臂體結構滿足強度、剛度設計要求,與傳統(tǒng)設計相比減重量達17.8%,優(yōu)化后伸縮臂結構已經(jīng)應用于新產(chǎn)品。加得到接觸區(qū)的總應力。