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以XT810小型礦用防爆裝載機為例，在ADAMS中建立礦用防爆裝載機工作裝置的模型進行動力學分析，得出典型工況下動臂上各個鉸接點的載荷。在CATIA軟件中建立動臂的三維實體模型并對典型工況下的動臂進行靜力學有限元分析，找出應力集中區(qū)域并加以修改，以使其整體受力分布更加合理。
裝載機實際作業(yè)中經常出現(xiàn)的惡劣狀況：鏟斗在裝載機牽引力的作用下，先插入料堆最大深度，同時動臂油缸、轉斗油缸動作，實現(xiàn)鏟斗鏟裝物料，即邊插入邊轉斗的工況，這時插入阻力和鏟取阻力均達到最大值。而此位置又可分為正載和偏載2種工況，在此主要研究正載工況。
建模過程：
(1)按照工作裝置各個零部件的結構尺寸輸入鉸點坐標建立各個零部件。
(2)對各個鉸點施加鉸接約束。
(3)施加力和油缸運動函數(shù)。以系統(tǒng)提供的STEP(tl,xl,t2,x2}函數(shù)設定裝載機工作裝置在一個工作循環(huán)中的受力和油缸運動情況。
(4)仿真條件分析。設定仿真分析類型為運動學分析，仿真時間根據(jù)油缸作用時間可設為20 s，仿真步數(shù)為600步，仿真結束后，查看仿真結果。
將動臂三維模型轉入到CATIA的靜態(tài)應力分析模塊中劃分網格。網格精度設置為30 mm，用正三角形劃分。
對整個部件施加等靜態(tài)約束，限定動臂只允許繞動臂與車架鉸接點轉動。對各個鉸點施加圓柱軸承載荷。
在靜態(tài)應力分析模塊中進行分析計算，得到動臂米賽斯應力圖(圖略)。找出應力集中區(qū)域并查看區(qū)域內應力最大值。細化應力集中區(qū)域的網格，局部網格精度設置為5 mm，重新計算，得到最終結果。
通過米賽斯應力云圖可以清晰地顯示出在靠近鏟斗的部位以及橫梁與支板、橫梁與側板焊接處應力集中，是危險點，且各個危險點的應力值相差較大。
返回零部件設計模塊，修改動臂側板的結構尺寸，適當增大側板上下兩側夾角和過渡圓弧的半徑。然后按步驟重新分析。
通過米賽斯應力云圖可以清晰地顯示出在靠近鏟斗的部位以及橫梁與支板、橫梁與側板焊接處應力集中，是危險點，且各個危險點的應力值相差較大。
返回零部件設計模塊，修改動臂側板的結構尺寸，適當增大側板上下兩側夾角和過渡圓弧的半徑。然后按步驟重新分析。
從優(yōu)化后的應力分析中可以看出最大位移由1.44 mm減小為1.26 mm，說明側板強度得到提高，同時，各處應力集中區(qū)域的最大應力值都有所下降，其中動臂下鉸點下側的危險點應力下降最大，下降了37 MPa。最終，各處的最大應力值都在110 MPa左右，板件的受力更加均衡。
運用CATIA軟件對防爆裝載機工作裝置的動臂進行靜力學有限元分析，得到動臂在邊插入邊轉斗的正載工況應力分布云圖。通過修改應力集中處的形狀來增強該位置的強度和剛度，降低應力集中或者疏導應力集中的部位，使動臂受力更加合理，從而提高工作裝置的整體性能。同時為裝載機的進一步結構優(yōu)化提供了思路。
專業(yè)從事機械產品設計│有限元分析│強度分析│結構優(yōu)化│技術服務與解決方案
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