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挖掘机下车架焊接变形行为数值模拟及工艺参数优化

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挖掘机下车架焊接变形行为数值模拟及工艺参数优化

作者：王雁琨西安建筑科技大学

学位级别：硕士

挖掘机下车架作为挖掘机的核心组成部件,不仅控制挖掘机的行走,还对上车架有一定的支撑作用,并有助于工作装置的实施,因此对形位尺寸公差有严格的要求。下车架的制造工艺是将左右纵梁进行加工,然后拼点组装最终焊接成型,因而尺寸保证能... 详细信息

挖掘机下车架作为挖掘机的核心组成部件,不仅控制挖掘机的行走,还对上车架有一定的支撑作用,并有助于工作装置的实施,因此对形位尺寸公差有严格的要求。下车架的制造工艺是将左右纵梁进行加工,然后拼点组装最终焊接成型,因而尺寸保证能力低。由此,需要优化焊接工艺参数来抑制或减少焊接变形行为,从而提高焊接生产精度。为了提高焊接质量,将影响焊接质量的因素分类进行优化,其中主要分为:（1）焊接热源对焊接数值模拟效率至关重要,尤其针对尺寸大、结构复杂的焊接构件,焊接热源对仿真结果精度影响重大,因此提出分段移动温控热源模型,其是将进入温度场的稳态值作为计算步长,这样会使计算量会大大降低,除此之外,将计算步长适时加大,由此计算时间也会大大缩短,工作效率得到提高。以工字梁为热源验证模型,与双椭球热源模型进行比较,同时将其焊接顺序和方向进行优化。结果表明,分段移动温控热源与双椭球热源模型仿真结果误差相当,但计算效率较为高效。同时,对工字梁的焊接顺序优化的结果是:顺序为左下→右上→右下→左上、方向为同向的焊接方案为最优。分段移动温控热源模型的提出对大型复杂结构件的数值模拟研究意义非凡。（2）对大型复杂结构件焊接顺序方案进行制定时,要重点把控其对焊接构件造成变形和产生残余应力的影响。针对这一焊接原则,将挖掘机下车架的结构分段分层,逐项优化,最终找出最优焊接顺序方案,同时将分段移动温控热源应用于挖掘机下车架的数值模拟中,通过对温度场的相关分析可知,熔池尺寸的大小分布与模型中焊后的尺寸较为符合,再次验证了分段移动温控热源的准确性和可行性;根据应力场的分析结果可知,选择合理的焊接顺序可以减小焊接结构件的变形量和残余应力,方案三的变形量和残余应力为四种焊接顺序方案中最小,主件顶环面焊后变形量为0.46mm,未超过平面度的相关规定,残余应力的最大值位于齿座圈受压侧。（3）针对多目标粒子群随机生成初始种群分布性较为散乱的问题,引入Henon混沌映射,提出了一种基于Henon混沌映射的改进多目标算法,该算法（H-CMOPSO）既能使目标函数进行快速全局寻优,还能减少大多数粒子最优解集陷入局部优解;除此之外,外部存储性能较之前有很大提升,解集可占空间更大。通过3个典型的多目标测试函数,将算法的性能与NSGAⅡ和MOPSO相比,结果证明改进的算法具有更优的性能。（4）优化焊接工艺参数中焊接电压、焊接电流和焊接速度三个重点参数,以焊接变形量、残余应力和焊接工时为优化目标,将有限元分析结果嵌入到本文改进的多目标粒子群算法（H-CMOPSO）中进行算法寻优。通过对***进行二次开发,将优化过程程序化,大大提高仿真效率,以工字梁为研究模型,研究结果表明,焊接残余应力降低了10%,焊接变形量幅值降低了24.24%,焊接工时减少了17.78%,仿真过程程序化后时间约为传统仿真的1/3。优化后的焊接质量得到显著提高。

关键词：下车架焊接顺序工艺参数改进算法

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履带式液压挖掘机下车架临界工况分析与对比

工程机械 2014年第9期45卷 49-54+15页

作者：孟启星吴金锋汤中连徐工集团挖掘机械事业部

以履带式液压挖掘机下车架为研究对象,建立下车架三维模型和C A E模型,分析在最大挖掘深度、最大挖掘半径、正向挖掘作业、斜向挖掘作业等4种工况时,挖掘机下车架的受力情况,并进行有限元分析,得出相应的下车架整体应力趋势及局部关键... 详细信息

以履带式液压挖掘机下车架为研究对象,建立下车架三维模型和C A E模型,分析在最大挖掘深度、最大挖掘半径、正向挖掘作业、斜向挖掘作业等4种工况时,挖掘机下车架的受力情况,并进行有限元分析,得出相应的下车架整体应力趋势及局部关键区域应力分布,为挖掘机下车架的设计工况选择及关键部位的设计提供参考依据。

关键词：下车架底盘挖掘机工况临界失稳

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挖掘机动臂和下车架结构件加固修复方法

工程机械与维修 2018年第1期 64-65页

作者：杨英厦门厦工机械股份有限公司

挖掘机动臂及下车架是其最主要的受力部件,其质量直接决定挖掘机使用寿命和工作可靠性。本文从延长挖掘机结构件的使用寿命、降低维修成本入手,介绍某型挖掘机动臂和下车架加固修复方法,为生产厂家和客户提供参考。1.动臂加固修复（1）... 详细信息

挖掘机动臂及下车架是其最主要的受力部件,其质量直接决定挖掘机使用寿命和工作可靠性。本文从延长挖掘机结构件的使用寿命、降低维修成本入手,介绍某型挖掘机动臂和下车架加固修复方法,为生产厂家和客户提供参考。1.动臂加固修复（1）问题描述挖掘机动臂直接承受工作中的各种载荷,属于易损结构件。统计数据表明,中小型挖掘机动臂前叉和后支承位置大都没有设置加强板,容易开裂。

关键词：挖掘机动臂加固修复下车架导向轮结构件

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260t铁水车上车架和下车架强度分析

铁道机车车辆 2007年第B10期27卷 123-125页

作者：黄小叶肖守讷阳光武张卫华西南交通大学牵引动力国家重点实验室四川成都610031 中国工程物理研究院工学院四川绵阳621900

介绍了260t铁水车上、下车架的力学模型、计算工况。根据铁水车在运用中的实际情况，分析了8种工况下结构的力学行为，计算结果显示其强度满足设计要求。

关键词：上车架下车架强度分析

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某型50 t级挖掘机下车架优化设计

工程机械 2018年第11期49卷 40-46+8-9页

作者：胡剑平王德军山河智能装备股份有限公司

某型50 t级挖掘机需要进入矿山作业,由于作业工况比较恶劣,提高其结构件的抗疲劳强度至关重要;通过改变下车架部分零件的尺寸,以及各部件之间的位置关系,增加加强筋,获得新的下车架箱形结构,并使下车架部件之间的力学关系得到优化;有限... 详细信息

某型50 t级挖掘机需要进入矿山作业,由于作业工况比较恶劣,提高其结构件的抗疲劳强度至关重要;通过改变下车架部分零件的尺寸,以及各部件之间的位置关系,增加加强筋,获得新的下车架箱形结构,并使下车架部件之间的力学关系得到优化;有限元分析和应力贴片试验结果表明,优化后的下车架变形量明显减小,可靠性大大增强。应用优化后下车架的挖掘机在矿山使用10 000 h,下车架没有出现故障。

关键词：挖掘机下车架疲劳强度形变位移可靠性

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260t铁水车上车架和下车架强度分析

教学与科技 2007年第1期20卷 7-10页

作者：黄小叶肖守讷阳光武张卫华中国工程物理研究院工学院四川绵阳621900 西南交通大学机车车辆研究所四川成都610031

本文介绍了260t铁水车的上下车架的力学模型、计算工况。并且根据铁水车在运用中的实际情况，分析了九种工况下结构的力学行为，计算结果显示其强度满足设计要求。

关键词：上车架下车架强度分析

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履带式液压挖掘机下车架有限元分析

建筑机械 2012年第11期32卷 117-119,123页

作者：吴金锋宗波汤中连徐工集团挖掘机械有限公司江苏徐州221004

在对履带式液压挖掘机下车架受力情况进行分析的基础上,进行了静态有限元分析。分析中采用抽中面的形式用壳单元进行模拟,从而使分析结果更接近实际,对挖掘机下车架的设计及改进有一定参考价值。

关键词：履带式液压挖掘机下车架有限元分析

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工程机械文摘 2012年第5期 50-51页

杰西博JS220LC挖掘机装配了杰西博自行研发的DieselMax 448发动机,功率为129kW/2000 rpm,符合StageII/Tier2排放标准;增加了厚度的高强度平台和高刚性转台为强力挖掘和高速行驶提供了可靠保障;下车架采用增强型X梁结构,提高了整体耐久性... 详细信息

杰西博JS220LC挖掘机装配了杰西博自行研发的DieselMax 448发动机,功率为129kW/2000 rpm,符合StageII/Tier2排放标准;增加了厚度的高强度平台和高刚性转台为强力挖掘和高速行驶提供了可靠保障;下车架采用增强型X梁结构,提高了整体耐久性;中央回转支撑平台与下车架上下板实现双层焊接,结构更可靠;三挡行驶速度设计,可自动切换,满足各种工况下的速度要求;驾驶室采用管状断面结构设计,框架具有吸收高冲击的能力,提升了驾驶室的耐用性和抗冲击性;操作手柄更符合东方人的操作习惯,减轻驾驶员作业疲劳度。

关键词：驾驶室下车架排放标准挖掘机发动机支撑平台高冲击结构设计耐久性自动切换

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品牌

品牌与标准化 2015年第11期 7-7页

特斯拉Model S召回存座椅安全隐患车辆日前,特斯拉因存在座椅安全隐患,将全球范围内已出厂的全部9万辆Model S电动汽车召回,这是特斯拉迄今为止规模最大的召回。据了解,此次召回问题涉及前座椅安全带。这条安全带通过两片锚板固定在下... 详细信息

特斯拉Model S召回存座椅安全隐患车辆日前,特斯拉因存在座椅安全隐患,将全球范围内已出厂的全部9万辆Model S电动汽车召回,这是特斯拉迄今为止规模最大的召回。据了解,此次召回问题涉及前座椅安全带。这条安全带通过两片锚板固定在下车架上面,会在发生撞车事故时通过预张紧器拉紧,以起到保护乘员的效果。然而由于固定锚板的螺栓安装位置不正,导致安全带脱落。

关键词：品牌座椅安全带座椅背带流通领域光透射比国家工商总局位置不正特斯拉节能灯节能荧光灯荧光灯不合格下车架