【正文】 圖 41 失穩(wěn)分析： 圖 42 有圖可以看出橋殼中間太薄，并且在彈簧座處有應力集中。需要改進，采用加大主減速器處橋殼厚度和在中段過渡圓弧處增加加強板相結合的方案，對后橋殼做改進設計。 二 O一二屆計算機輔助設計與制造畢業(yè)設計（論文） 25 基于 pro/e 改進后三維模型分析 橋殼三維模型圖 ： 圖 43 簡化后圖及幾種受力圖： 圖 44 圖 45 20噸輪式挖掘機后橋橋殼設計與分析 26 圖 46 對于靜力學分析的最大鉛垂力和最大切向力兩種工況 , 約束加在每側車輪中線附近 , 模擬兩端簡支支承。最大側向力工況 時 , 約束加在側翻一側的車輪中線附近 ,支承為固定支承。上述的約束處理會使安裝輪轂軸承附近的應力與實際情況有差別 , 但不會影響橋殼其它部位的應力分布。 挖掘機靜止垂直載荷工況 由《挖掘機驅動橋臺架試驗方法》 QC/T 533—— 1999 標準可知：驅動橋殼滿載軸荷時每米輪距最大變形量不超過 。 橋殼中部曲線的位移曲線（下圖） : 圖 47 二 O一二屆計算機輔助設計與制造畢業(yè)設計（論文） 27 圖 48 表 41 滿載軸荷（ N） 輪距（ m） 分析最大變形量（ mm） 每米輪距 最大變形量（ mm） 是否合格 （≤ ） 202200 是 圖 49 在車輪處曲線應力圖（如下），曲線上最大應力為 160Mpa。 20噸輪式挖掘機后橋橋殼設計與分析 28 圖 410 表 42 名稱 材料 參照標準 屈服極限 eHR （ Mpa）≥ 有限元分析應力結果（ Mpa） 是否 合格 橋殼 ZG40Cr JB/T64021992 345 195 是 中間部位應力遠小于許用應力，說明中間區(qū)域殼壁厚還可以減薄，以減小重量。 挖掘機在不平路面沖擊載荷作用下的工況 由《挖掘 機驅動橋臺架試驗方法》 QC/T 533—— 1999 標準可知：驅動橋殼滿載軸荷時每米輪距最大變形量不超過 圖 411 二 O一二屆計算機輔助設計與制造畢業(yè)設計（論文） 29 圖 412 表 43 滿載 軸荷（ N） 施加載荷（ N） 動載 : 輪距（ m） 分析最大 變形量 /（ mm） 每米輪距最大變形量（ mm） 是否合格 （ ≤） 202200 600000 合格 圖 413 20噸輪式挖掘機后橋橋殼設計與分析 30 圖 414 表 44 名稱 材料 參照標準 屈服極限 eHR（ Mpa）≥ 有限元分析應力結果（ Mpa） 是否 合格 橋殼 ZG40Cr 調質 JB/T64021992 500 是 在沖擊荷載作用下 , 其最大應力值為 224MPa,發(fā)生在鋼板彈簧座附近。大部分部位的應力值在 24 48MPa 之間 , 應力集中部位的應力值大約在 120MPa 左右。 挖掘機在最大牽引力行駛時的工況 由《挖掘機驅動橋臺架試驗方法》 QC/T 533—— 1999 標準可知：驅動橋殼滿載軸荷時每米輪距最大變形量不超過 ，橋殼的有限元分析小結 二 O一二屆計算機輔助設計與制造畢業(yè)設計（論文） 31 圖 415 圖 416 表 45 滿載 軸荷（ N） 施加載荷 V 面 施加載荷 H 面 輪距（ m） 分析最大 變形量 /（ mm） 每米輪距最大變形量（ mm） 是否合格 （ ≤） 202200 202200 27700 合格 20噸輪式挖掘機后橋橋殼設計與分析 32 圖 417 彈簧座處曲線應力變化圖（如下） 圖 418 表 46 名稱 材料 參照標準 屈服極限 eHR（ Mpa）≥ 有限元分析應力結果（ Mpa） 是否 合格 橋殼 ZG40Cr 調質 JB/T64021992 500 合格 挖掘機緊急制動時的工況 二 O一二屆計算機輔助設計與制造畢業(yè)設計（論文） 33 由《挖掘機驅動橋臺架試驗方法》 QC/T 533—— 1999 標準可知：驅動橋殼滿載軸荷時每米輪距最大變形量不超過 ，橋殼的有限元分析小結 圖 419 圖 420 表 47 滿載 軸荷（ N） 施加載荷（ N） V 面 施加載荷（ N） H 面 輪距（ m） 分析最大 變形量 /（ mm） 每米輪距最大變形量（ mm） 是否合格 （ ≤） 202200 160000 128000 合格 20噸輪式挖掘機后橋橋殼設計與分析 34 圖 421 表 48 名稱 材料 參照標準 屈服極限eHR（ Mpa）≥ 有限元分析應力結果（ Mpa） 是否 合格 橋殼 ZG40Cr 調質 JB/T64021992 500 166 合格 挖掘機受最大側向力時的工況 圖 222 由《挖掘機驅動橋臺架試驗方法》 QC/T 533—— 1999 標準可知：驅動橋殼滿載軸荷時每米輪距最大變形量不超過 ，橋殼的有限元分 析小結 二 O一二屆計算機輔助設計與制造畢業(yè)設計（論文） 35 圖 223 圖 424 表 49 滿載 軸荷（ N） 單邊輪載荷 V1 面 施加載荷（ N） V2 面 輪距（ m） 分析最大 變形量 /（ mm） 每米輪距最大變形量（ mm） 是否合格 （ ≤） 202200 202200 120220 合格 20噸輪式挖掘機后橋橋殼設計與分析 36 圖 425 輪邊處應力曲線圖（下圖） 圖 425 表 410 名稱 材料 參照標準 屈服極限 eHR（ Mpa）≥ 有限元分析應力結果（ Mpa） 是否 合格 橋殼 ZG40Cr 調質 JB/T64021992 500 140 合格 （ 1）橋殼的剛、強度有較大富余，為降低挖掘機非滿載質量和動載荷，提高行駛平順性，將壁厚適當減小。 （ 2）凸緣盤根部、半軸殼體與減速器殼體連接處、板簧支撐座根部存在著一定的局部應力集中，將這幾處過渡圓弧半徑適當加大。 （ 3）凸緣盤處的應力及變形均比較大，適當增加凸緣盤的厚度，在內側添加加肋。 二 O一二屆計算機輔助設計與制造畢業(yè)設計（論文） 37 第五章 優(yōu)化設計 靜態(tài)分析用來模擬模型結構的剛度和強度，根據約束和載荷條件計算模型的應力和應變。其分析圖如下： 圖 5— 1 圖 52 模態(tài)分析，就是采用試驗分析或理論分析的方法來識別系統(tǒng)的模態(tài)參數。在結構動力學中，振動系統(tǒng)的特性可以用模態(tài)來描述，表征模態(tài)的各階參數是振動系統(tǒng)的各階固有頻率、固有振型等。模態(tài)是振動系統(tǒng)特性的一種表征，它是構成各種結構復雜振動的最簡單或最基本的振動形態(tài)，模態(tài)分析是進行各項動力分析的前提和基礎，它為振動系統(tǒng)的動態(tài)設計和故障診斷提供了數值依據。模態(tài)分析圖： 20噸輪式挖掘機后橋橋殼設計與分析 38 圖 53 疲勞分析是對零件的疲勞特征進行評估和預測是否發(fā)生疲勞破壞，也可以和其他分析一起對零件進行優(yōu)化設計 。疲勞破壞就是零件在交變載荷重復作用下材料或結構的破壞現象，當材料或結構受到多次重復作用后，雖然應力值始終沒有超過材料的強度極限，甚至比彈性極限還要低的情況下也可能發(fā)生破壞。 810 次循環(huán)受力如下圖： 圖 54 圖 55 預應力靜態(tài)分析是用來模擬一個預剛度或預應力結構，是如何影響模擬的變形、應力和應變情況。換句話說，它可以用來決定加上指定的載荷后，零件是強的或弱的。預應力靜態(tài)分析將使用靜態(tài)分析的結果來作為分析的起點。預應力靜態(tài)分析如下： 二 O一二屆計算機輔助設計與制造畢業(yè)設計（論文） 39 圖 56 預應力模態(tài)分析是使用一個來自靜態(tài)分析的結果，來計算模型的自然頻率和模態(tài)，放大 1000倍后如下圖： 圖 57 圖 58 動態(tài)時域分析，用于系統(tǒng)對于隨時間變化的載荷（非周期載荷或者脈沖載荷）的反應。輸入 20%阻力系數，為 100%表示模型不在振動，時域分析圖 : 20噸輪式挖掘機后橋橋殼設計與分析 40 圖 59 動態(tài)沖擊分析是用來研究反應頻譜所引起的系統(tǒng)反應，其載荷輸入通常是一個帶有位移、速度或加速度等反應頻譜的基本激發(fā)元素。 取受應力大的主減速器腔體上的相交曲線（紅色區(qū)）作變形研究： 圖 510 圖 511 二 O一二屆計算機輔助設計與制造畢業(yè)設計（論文） 41 動態(tài)頻域分析用于研究系統(tǒng)對于歲頻率變化的載荷（用于周期載荷或循環(huán)載荷 )的反應，彈簧座處一曲線的應力圖： 圖 512 由動態(tài)頻域分析知應避免 150Hz至 300Hz頻率工作。 標準設計研究，是一種定量分析工具，通過對模型的設置參數進行設置，分析對其性能的影響情況。 選取小 d=100mm 的半軸可內徑設置為 110mm，得出結果 153Mpa 圖 513 敏感度分析，是一種定量分析，研究參數對模型性能的影響情況。這 種定量的分析是通過局部分析來完成的。如果確定了主參數，可以運用局部敏感度分析方法來確20噸輪式挖掘機后橋橋殼設計與分析 42 立變化范圍。在這個范圍內，尋找最佳的設計。選取 d范圍 90mm~130mm，因 d越大壁厚越小。下圖為應力隨 d變化的應力圖 圖 514 應力隨 d 的取值變化圖 1 優(yōu)化設計是一種尋找最佳方案的技術，是由用戶指定研究目標，約束條件和設計參數等，然后在參數的指定范圍內求出可滿足研究目標和約束條件的最佳解決方法。指定 d在 100120mm 內，應力在 250Mpa 之內時的最優(yōu)解 圖 515 二 O一二屆計算機輔助設計與制造畢業(yè)設計（論文） 43 圖 516 此時測出 d=，則可得出壁厚為 13mm，此時最大應力 。同理若在200Mpa下時的 d=，壁厚 15mm。在設定 d=110mm后，最大位移每米不超過 再對輪箱厚做優(yōu)化設計，固定其內徑 250mm，讓錐齒輪箱外徑為設計參數。由于有螺栓，所以厚度最小不小于螺母尺寸。 位移隨外徑大小變化的敏感度分析如圖： 圖 517 20噸輪式挖掘機后橋橋殼設計與分析 44 由《挖掘機驅動橋臺架試驗方法》 QC/T 533—— 1999 標準可知：驅動橋殼滿載軸荷時每米輪距最大變形量不超過 ，輪距 ，則許用最大變形為 。由圖可知厚度滿足等于最小螺母尺寸時的變形量。取厚 25mm，則大徑為 300mm。 1優(yōu)化后的模態(tài)分析： (1) 在 、 、 、 675HZ共同作用模態(tài)位移分析如下圖： 圖 518 (2) 在 下的模態(tài)位移圖： 圖 519 (3) 在 下的位移圖： 二 O一二屆計算機輔助設計與制造畢業(yè)設計（論文） 45 圖 520 (4) 在 下的位移圖 圖 521 (5) 在 675HZ下位移圖 20噸輪式挖掘機后橋橋殼設計與分析 46 圖 522 圖 523 經分析知改進后橋殼要避免在 250Hz 的條件下工作。 二 O一二屆計算機輔助設計與制造畢業(yè)設計（論文） 47 第 6 章 結論與展望 加入 WTO后，我國將享有多邊、無條件、穩(wěn)定的“普惠制”待遇。國外低的關稅率有利于我國性能價格比較高的工程機械產品擴大出口，還可以通過低關稅進口國內企業(yè)所需要的國外先進配套件，以進一步降低產品成本，反過來又可以提高產品的出