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机罩在对装载机动力系统进行封闭保护以及整机造型上起着重要作用。其本身不承受外部载荷,但工作过程中,承受来自装载机自身以及路面的激励而产生较严重的振动现象,本文以结构静力学和动力学为基础,以有限元法为工具,对装载机机罩进行模态分析与实验、拓扑优化与尺寸优化,改善机罩动态性能。 论文的主要的工作内容如下: 1、对机罩静、动态性能进行研究,以某型装载机机罩为例,建立了简化后的三维实体几何模型。选取合适的单元类型和约束方式建立较为精细的机罩有限元模型和装载机整机模型,应用HyperWorks对其进行静、动态性能仿真分析。 2、对机罩进行自由模态实验,获得其动态特性参数,仿真结果与测试结果基本一致,验证了有限元模型的准确性。由测试结果可知,机罩可能存在共振现象。 3、为了提高机罩动态特性,避免机罩在工作过程中共振问题,建立以体积比为约束条件、以机罩前三阶加权固有频率为目标的优化模型,进行拓扑优化设计。根据拓扑优化结果,重新设计新的机罩,提高了机罩的动态特性。 4、为了提高机罩第一阶固有频率,降低机罩重量,将机罩各部件参数进行灵敏度分析,找出对结构动态特性影响较大的部件参数。挑选这些参数为设计变量,对机罩结构进行尺寸优化,优化后的机罩规避了发动机基频频率,并且降低了重量,达到良好的优化效果。 本课题的研究致力于借助有限元法和结构动态优化理论,在满足机罩静态强度等性能指标下,尽可能使机罩动态特性得到加强,机罩材料得到最优分布,降低开发费用,缩短设计周期,指导新型机罩的设计。