大型装载机工作装置轻量化研究

【摘要】工作装置作为装载机的重要部分，其结构和重量设计合理与否直接影响到整机的生产效率和油耗。为提高产品竞争力，国内装载机生产厂家纷纷研究各种节能新技术、新结构，尤其是工作装置轻量化设计成为了大型装载机结构设计的主要方向。本文以徐工集团LW1200K轮式装载机的工作装置为例，进行了铲掘工况下的静力学分析，在此基础上对LW1200K工作装置动臂和铲斗进行了轻量化设计。新的工作装置较原有结构在节能方面有了较好的改进提升。（1）建立了完整的LW1200K工作装置的参数化仿真模型，模型包括动臂、摇臂、拉杆、铲斗等。结合LW1200K在铲掘时正载和偏载工况对工作装置中的各个承载力部件进行了详细的分析计算，确定了各铰接点的受力，为新产品开发提供了设计依据。（2）以LW1200K铲掘工况下的受力分析为依据，对LW1200K的工作装置进行了正载和偏载的有限元分析，得出其应力、位移场的分布状态。（3）在相同工况下对动臂进行了优化，每台整机动臂的重量由1165.7kg减少到1026.4kg，减小了11%。（4）利用轻量化材料对现有铲斗进行了轻量化设计，重量减小了750kg，在提高强度同时降低了铲斗总重量。（5）对优化后的动臂模型进行相同工况下的有限元分析和模态分析，分析结果显示应力和位移均在允许范围内。表明轻量化设计的合理性。（6）试验场实验。优化后的LW1200K在最大牵引工况下，进行铲掘实验。将动臂的六个应力测试点的应力数据与有限元分析结果进行对比，误差基本在10%以内，另外实验结果证明优化后的整车工作减少油耗1.92L/h，整车重量减少900kg，表明优化效果明显。
【作者】魏加洁；
【导师】高秀华；马铸；
【作者基本信息】吉林大学，机械工程，2014，硕士
【关键词】工作装置；轻量化；优化设计；轮式装载机；

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