工作裝置是裝載機直接承受工作載荷的主要構件，其結構強度直接影響到裝載機的可靠性和工作性能。本研究以徐工集團生產的改進型裝載機為研究對象，對其工作裝置進行有限元分析和強度分析。
      工作裝置包括動臂、鏟斗、搖臂、拉桿、動臂舉升油缸及轉斗油缸。動臂用厚鋼板焊接而成，采用斜支撐式動臂舉升油缸。兩塊動臂板之間由雙橫梁連接，橫梁為鋼板焊接的箱形梁，能很好地承受彎、扭應力。工作裝置中的動臂板和橫梁用薄板單元來模擬，舉升油缸、轉斗油缸和拉桿用桿單元模擬。由于分析的主要對象是動臂結構，鏟斗在計算過程中只起到傳遞載荷的作用，因此可用梁單元來模擬鏟斗。
      在建立工作裝置力學模型時，舉升油缸的簡化處理是關鍵問題。工作裝置如圖所示。對于正載工況，可以把動臂缸處理成邊界元或桿單元，對于偏載工況，力學模型的建立比較困難。對于后者，通常的處理主要有以下幾種方案：
      (1)利用測試的方法將舉升油缸作用在動臂上的力測出，在力學模型中將液壓缸對動臂的約束用此力代替，如圖所示。在這種情況下，如果仍保持動臂與機架鉸接，位移就會不定。因此只能將動臂與機架鉸接改為固接，如圖所示，這樣就不能模擬其實際工作狀態。另外，還要對實際樣機進行測試，不但麻煩，而且不能用于設計方案的評定和優選。
      (2)兩動臂缸用邊界元代替，如圖。它的特點是保持了動臂機構的約束方式，但動臂在受偏載時，邊界元對動臂繞x軸的轉動產生約束，形成對左右動臂板附加的拉力或壓力。
      (3)將一舉升油缸簡化為邊界元，而另一舉升油缸采用與此邊界元反力相等的集中力來代替。這種處理方法同樣存在類似方法的問題。
      鑒于上述方法存在的弊端，必須建立一合理的力學模型。動臂的受力狀態如圖所示，若在鏟斗中間作用一垂直載荷(或水平載荷)，則會在兩舉升油缸處產生大小相等的反力，若施加一偏載，在理想情況下，由于兩油缸的進、出油管分別相連，所以它們提供的舉升力仍然相等。實際上作用在鏟斗上的載荷，只要其大小和方向不變，兩舉升油缸的反力始終相等，與載荷的作用位置無關。
      基于上述分析，本研究提出下面的解決方案，如圖所示。用桿單元AC、BD代替兩舉升油缸，設CD中點為E，連接CE、DE，用梁單元模擬，取其剛度比結構剛度大2個以上數量級，然后去掉E點繞x軸轉動的約束。由于梁單元CE、DE在E點剛性連結，因此形成了一個E點受支撐的平行四邊形結構ACDB，顯然這個結構既保證AC、BD兩邊受力相等，又不會限制它在E點繞x軸的轉動。

                                                                                  專業從事機械產品設計│有限元分析│強度分析│結構優化│技術服務與解決方案
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