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隨著我國經(jīng)濟的持續(xù)、健康、高速發(fā)展，對工程機械的需求日益增長，這些需求對工程機械產(chǎn)品既提出了“量”又提出了“質(zhì)”的巨大市場需求。目前國產(chǎn)輪式裝載機正在從低水平、低質(zhì)量、低價位、滿足功能型向高水平、高質(zhì)量、中價位、經(jīng)濟實用型過渡。各主要廠家正在不斷地進行技術投入，采用不同的技術路線，在關鍵部件及系統(tǒng)上技術創(chuàng)新，擺脫目前產(chǎn)品設計雷同，無自己特色和優(yōu)勢的現(xiàn)狀，從低水平的無序競爭的怪圈中脫穎而出，成為裝載機行業(yè)的領先者。
CATIA軟件作為建模、分析工具，將三維建模與工程分析兩項工作集成在一個系統(tǒng)中完成，省去了模型在不同軟件接口之間導入導出時所需的大量的有限元分析模型修改工作。當分析的結(jié)果不能滿足設計要求時，可以直接返回Mechanical Design>Part Design模塊修改，進一步直接生成二維圖紙，大大縮短了設計周期。
裝載機工作裝置在工作過程中不同時刻、不同位置和不同工況，其各構件的受力情況不同。應力分析應該是結(jié)構受力最大，最危險工況。裝載機工作裝置在插入、鏟取、舉升、卸載等各工況中，以鏟斗插入料堆同時舉升動臂時的受力狀態(tài)最惡劣。在初鏟階段根據(jù)鏟斗切削刃受載情況，有兩種工況：正在水平切入和崛起作業(yè)，認為載荷沿切削刃均勻分布，稱其為對稱受載情況；偏載水平切入和崛起作業(yè)，由于鏟斗偏鏟、堆料密集情況不均，使載荷偏于鏟斗一側(cè)，通常將其簡化為集中載荷作用在鏟斗最邊緣的斗齒上，此時工作裝置除承受正載外，還要受附加彎矩作用，從而導致鏟斗和動臂的變形。在極限偏載作用下，該變形對動臂的剛度影響很大，如設計不當，將導致工作裝置很快失效。由于極限偏載工況發(fā)生極少并且時問很短，可以在對稱工況的計算基礎上加一定的安全系數(shù)來避免極限偏載所帶來的不利影響，本文主要研究正載工況。
裝載機工作裝置為反轉(zhuǎn)六桿式工作機構，由鏟斗、動臂、連桿、搖臂、橫梁、轉(zhuǎn)斗油缸、舉升油缸等組成。裝載機工作裝置的對稱載荷工況可簡化成平面靜力系統(tǒng)計算。
ZL80輪式裝載機在作業(yè)過程中，動臂分別在G處受到鏟斗壓力，在P處受到舉升油缸壓力以及在B處受到搖臂壓力。在鏟斗插入料堆，鏟取物料和舉升鏟斗的過程中，鏟斗需克服切削物料的阻力、物料和鏟斗之問的摩擦力以及物料自身的重力。這些力構成了裝載機工作裝置的作業(yè)阻力。當工作裝置處于單一插入工況時作用在切削刃上的最大水平插入阻力G為整機空載時的重量，為輪胎與地面的附著系數(shù)。在鏟斗插入料堆與鏟取物料的聯(lián)合加載時，鏟斗水平插入阻少。
鏟斗最大鏟取阻力為F，式中為裝載機額定載重量。圣維南定理指出，局部載荷不影響遠處應力場的分布，所以在鏟斗尖部施加的點載荷不會影響動臂的應力分布。對稱載荷工況可簡化成平面靜定系統(tǒng)計算，但需要忽略鏟斗和支撐橫梁對工作裝置各構件受力和變形的影響。
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