摘 要

装载机是工程机械的重要机种之一，其在工程建设和土木建设中有着广泛的应用，而工作装置设计为装载机设计中的重中之重，在装载机的整机性能中起决定性的作用。传统的分析方法和设计方法已经无法适应现今装载机的快速发展和行业间的激烈竞争，装载机及设备已是集机、电、液一体化；信息、激光等高新技术以及审美艺术于一身的现代机电产品，并且正在向着远距离控制、自动化和智能化等方向发展。正是基于此，本论文进行了“装载机工作装置有限元分析”的研究与开发。

本论文以Z50E装载机为参照对象，通过Pro/E5.0软件进行工作装置零件的建模，并将建好的模型导入ANSYS中，使用ANSYS14.0软件对装载机工作装置进行有限元分析，分析了零件在计算载荷作用下的变形及应力分布，并结合了设计结果来判断零件设计是否合理。

本论文为装载机机构运动分析提供了一种高效、可行、直观的分析方法，所得结论不仅对工作装置物理样机的试制与性能评定具有重要的指导意义，而且对其它类型机构运动仿真分析与创新设计起到了一定的参考价值。

关键词：装载机；工作装置；Pro/E；ANSYS有限元分析

Abstract

Loader is one of the most important types of the construction machinery and is also been widely applied in engineering construction and civil construction．The design of loader's working device is the most important part in the design of a loader and plays a critical role in the function of the shovel loader．However,traditional analysis and design method fail to keep in pace with the rapid development of current loader as well as the fierce competition of the field．Loader and its equipment are modem machinery which combines machinery,electronics and hydraulic

pressure together and manifests high technology such as information and laser as well as aesthetic art．The design theory and method of the engineering machine is on its way to remote control，automation and intellectualized.Basing on this，this dissertation carries out the finite element analysis of the working device of shovel loader．

This essay takes Z50E Shovel loader as the reference，make models of working components through the Pro/E5.0 software.Import the models of working components into ANSYS14.0 software.Make an analysis of finite element of working device.Find out the deformation and stress distribution of the components with load and then judge whether the components are suitable on the basis of the design．

This essay provides an efficient, practical , intuitive analysis for loaders kinematic analysis, conclusions not only has important guiding significance for the trial and the physical prototype device performance assessment work , but also for other types of mechanism motion simulation analysis and innovative design played a certain reference value.

Key Words：Shovel loader；Working device；Pro／E；Finite element analysis of ANSYS

目录

1 轮式装载机的概述 1

1.1装载机简介 1

1.2 装载机的用途 1

1.3 装载机的分类 1

1.4装载机的大部分技术性能参数 2

1.5国外轮式装载机水平及发展方向 3

1.6国内轮式装载机水平及发展方向 4

2 轮式装载机的构造与工作原理 6

2.1 轮式装载机的总体结构与特点 6

2.2轮式装载机的工作原理 6

2.3轮式装载机工作装置 6

2.4轮式装载机的传动系统 7

3 有限元分析概述 9

3.1有限元简介 9

3.2 ANSYS简介 9

4 装载机工作装置分析 11

4.1 课题任务分析 11

4.2工作装置机构分析 12

4.2.1机构总体分析 12

4.2.2 机构受力分析 12

5 操作步骤 17

5.1 指定分析标题 17

5.2 定义单元类型 17

5.3 指定材料特性 17

5.4 建立装载机工作装置的有限元模型 18

5.5 将Pro/E模型图导入ANSYS 20

5.6网格划分 21

5.7 施加约束，载荷并求解 22

6 小结 29

总 结 33

致谢 34

参考文献 35

1 轮式装载机的概述

1.1装载机简介

装载机是一种广泛用于公路、铁路、建筑、水电、港口、矿山等建设工程的土石方施工机械，它大部分用于铲装土壤、砂石、石灰、煤炭等散状物料，也可对矿石、硬土等作轻度铲挖作业。换装不同的辅助工作装置还可进行推土、起重与其他物料如木材的装卸作业。在道路、特别是在高等级公路施工中，装载机用于路基工程的填挖、沥青混合料与水泥混凝土料场的集料与装料等作业。此外还可进行推运土壤、刮平地面与牵引其他机械等作业。由于装载机具有作业速度快、效率高、机动性好、操作轻便等优点，因此它成为工程建设中土石方施工的大部分机种之一。

1.2装载机的用途