ZL50F—Ⅱ型装载机铲斗的优化设计
【摘要】随着装载机的迅速发展，传统的装载机铲斗设计方法，很难获得各项指标都满意的设计方案，不能满足现代设计的要求。本文通过对ZL50装载机工况分析，确定分析工况，利用PRO/E建立铲斗的几何模型，保存成IGES格式的数据，导入到有限元软件ANSYS中，在ANSYS中建立有限元模型，进行装载机铲斗的有限元分析，根据分析结果，对其进行结构优化。
【关键词】ZL50F-Ⅱ；装载机铲斗；优化设计；应力分析
随着装载机的迅速发展，传统的装载机铲斗设计方法，例如类比试凑作图法、基于平移性的作图法、覆盖法、解析法等由于工作繁琐、设计精度低及周期长，很难获得各项指标都满意的设计方案，不能满足现代设计的要求。利用有限元法，可以对复杂结构进行极为有效的数值计算。
通过对ZL50装载机工况分析，确定分析工况，利用PRO/E建立铲斗的几何模型，保存成IGES格式的数据，导入到有限元软件ANSYS中，在ANSYS中建立有限元模型，进行装载机铲斗的有限元分析，根据分析结果，对其进行结构优化。
1.装载机工况分析
1.1 外载荷的确定
装载机铲斗在插入料堆，铲取物料和举升铲斗的作业过程中，铲斗要克服切削物料的阻力、物料与铲斗间的摩擦力和物料自身的重力。为了分析问题的方便，假设它们作用在铲斗齿尖的刃口上，并形成两个集中力——水平插入阻力和垂直掘起力。装载机实际作业时不可能使铲斗切削刃均匀受载，但可简化为两种极端受载情况：一是对称载荷，计算时用一个作用在斗刃中部的集中载荷来代替；二是偏心载荷，通常将其简化后的集中载荷加在铲斗侧边的第一个斗齿上。
装载机在铲掘作业过程中，通常有以下3种典型的受力工况：
（1）铲斗水平插入料堆铲斗斗刃只受水平插入阻力的作用；
（2）铲斗水平插入料堆铲斗斗齿只受垂直掘起力的作用；
（3）铲斗边插入边收斗或边插入边举臂进行掘起作业时，铲斗斗刃同时受水平插入阻力和垂直掘起力的作用。
将对称载荷和偏载情况分别与上述三种典型受力工况相结合，就可以得到铲斗6种典型的受力作业工况，a）水平对称载荷 b）垂直对称载荷 c）水平和垂直对称裁荷 d）水平偏载荷 e）垂直偏载荷 f）水平和垂直偏载荷
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