概述

挖掘機快換接頭是工程機械配件的一種，專門針對挖掘機特定的工作需求而設(shè)計制造的工程機械工作裝置配件。其結(jié)構(gòu)一般由內(nèi)支架，外支架，漲緊裝置構(gòu)成。其中外支架占整個快換接頭重量的85%以上。因此，對快換接頭外支架進(jìn)行減重優(yōu)化很有必要。

模型建立

材料采用Q235，具體材料參數(shù)如下：

材料名稱	彈性模量 （MPa）	泊松比	密度 （kg/m3）
Q235	210000	0.33	7.85e3

模型采用四面體網(wǎng)格建模，網(wǎng)格數(shù)量為573744個，節(jié)點數(shù)為124356。

提取各鉸點位置載荷，對外支架進(jìn)行加載計算。

 

分析結(jié)果

由分析結(jié)果發(fā)現(xiàn)，外支架存在局部應(yīng)力較大情況，結(jié)構(gòu)較弱。需要對結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，且外支架有減重需求。

 

拓?fù)鋬?yōu)化分析

拓?fù)鋬?yōu)化模型：定義外支架整體結(jié)構(gòu)為設(shè)計空間，對鉸接圓孔位置進(jìn)行分割。

 

 

目標(biāo)函數(shù)：外支架剛度

設(shè)計變量：外支架單元密度

設(shè)計響應(yīng)：外支架體積分?jǐn)?shù)；外支架柔度

約束條件：體積分?jǐn)?shù)30%，設(shè)置體積分?jǐn)?shù)響應(yīng)上限為0.3

目標(biāo)函數(shù)：外支架柔度最小

優(yōu)化結(jié)果：

 

密度值0.3結(jié)果

對照優(yōu)化結(jié)果，對外支架進(jìn)行簡單的再設(shè)計后進(jìn)行分析強度，結(jié)果有了較大幅度提升。后期還會對該結(jié)果進(jìn)行適當(dāng)減重設(shè)計。

 

結(jié)論

通過利用OptiStruct完成挖掘機快換接頭外支架結(jié)構(gòu)優(yōu)化。優(yōu)化結(jié)果明確傳力路徑，能夠有效指導(dǎo)設(shè)計人員設(shè)計開發(fā)工作，提升了產(chǎn)品質(zhì)量，降低產(chǎn)品開發(fā)成本與研發(fā)周期。對產(chǎn)品設(shè)計工作有較大指導(dǎo)意義。

基于Optistruct的挖掘機快換支架拓?fù)鋬?yōu)化.docx