对DS60挖掘机工作装置开裂的研究

论文摘要

DS60挖掘机的工作装置在使用两年时间之后,普遍出现开裂现象。出现的问题非常棘手。这对研发提出了迫切的要求。本文是针对DS60挖掘机工作装置开裂现象进行分析与研究。首先介绍了当前CAE技术发展的大体情况;采用了CATIA软件对DS60挖掘机工作装置进行了建模及运动仿真;介绍了有限元方法的基本原理及机械振动的基本理论;运用CATIA软件对工作装置进行应力及模态分析。应力分析的结果是:在静载荷作用下,材料并不会发生破坏。模态分析的结果是:挖掘机的一般工况避开了最低阶固有频率16Hz的共振区。然后,本文对工件开裂部位的剖切试验做了介绍,同时还介绍了焊接基本理论及影响疲劳寿命的有关因素。最后得出开裂的主要原因为焊接内应力与工况的疲劳应力双重应力的叠加。这叠加应力就造成了材料最终的疲劳破坏。同时,本文还提出了一些工艺改进措施。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 选题背景及现实价值
• 1.2 挖掘机工作装置国内外研究现状
• 1.3 论文的研究内容与方法
• 2 DS60 挖掘机工作装置现存问题及原因分析
• 2.1 故障点及故障现象的描述
• 2.1.1 故障机统计
• 2.1.2 故障现象描述
• 2.2 原因简要分析
• 2.3 小结
• 3 对DS60 工作装置的计算机建模及仿真
• 3.1 挖掘机工作装置的基本结构简介
• 3.1.1 液压挖掘机的主要结构
• 3.1.2 工作装置的基本构成
• 3.1.3 DS60 挖掘机主要性能参数
• 3.2 CATIA 软件的介绍
• 3.3 工作装置的建模过程
• 3.4 工作装置的计算机仿真
• 3.4.1 建立运动幅
• 3.4.2 建立驱动
• 3.4.3 电子样机的仿真编辑
• 3.5 小结
• 4 应用CATIA 软件对工作装置进行结构分析
• 4.1 机械振动理论
• 4.2 有限元基本理论
• 4.3 工作装置的承载分析
• 4.3.1 铲斗最大挖掘力的计算
• 4.3.2 斗杆最大挖掘力的计算
• 4.4 工作装置在静载荷作用下的应力分析
• 4.5 工作装置在冲击载荷作用下的应力分析
• 4.6 工作装置的模态分析
• 4.6.1 斗杆的前十阶固有频率及振型
• 4.6.2 动臂的前十阶固有频率及振型
• 4.7 小结
• 5 挖掘机工作装置最大挖掘力的测试及工作装置的应力测试
• 5.1 工作装置的挖掘力测试
• 5.1.1 实验仪器及实验原理
• 5.1.2 实验方法
• 5.1.3 传感器的标定
• 5.1.4 铲斗最大挖掘力的测试
• 5.2 工作装置的应力测试
• 5.2.1 工作装置的应力测点分布
• 5.2.2 测试结果
• 5.3 小结
• 6 焊接基本理论及对DS60 挖掘机工作装置的探讨
• 6.1 焊接基本理论
• 6.2 挖掘机工作装置的实际焊接应力
• 6.3 焊接应力与变形的分类和控制
• 6.3.1 焊接应力与变形的概念
• 6.3.2 焊接变形的分类
• 6.3.3 焊接变形和应力的形成
• 6.3.4 焊接应力的控制措施
• 6.4 消除焊接应力的方法
• 7 工作装置的疲劳分析
• 7.1 挖掘机的实际工况
• 7.2 工作装置的疲劳寿命
• 7.2.1 疲劳的形成过程
• 7.2.2 疲劳寿命的估算
• 7.3 小结
• 8 结论
• 8.1 论文研究结论
• 8.2 本论文研究的不足
• 8.3 应用前景
• 参考文献
• 附录A 工作装置的受力计算及编程
• 攻读硕士学位论文期间学术论文及科研情况
• 致谢