液壓挖掘機動臂動力數(shù)值仿真研究及優(yōu)化設(shè)計_圖文

1、長沙理工大學(xué)碩士學(xué)位論文液壓挖掘機動臂動力數(shù)值仿真研究及優(yōu)化設(shè)計姓名：朱奇申請學(xué)位級別：碩士專業(yè)：機械設(shè)計及理論指導(dǎo)教師：朱福民;李自光20071001摘要動臂是挖掘機的關(guān)鍵部件，也是主要承力部件。在施工過程中，動臂常常受到復(fù)雜的瞬態(tài)沖擊載荷，造成其結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂紋或強度、剛度超出范圍，而動臂強度、剛度是否滿足要求將直接影響挖掘機的工作安全。因此，很好的全面了解動臂在工作過程中承載時的應(yīng)力、應(yīng)變水平、振動頻率和剛度、強度分布情況，發(fā)現(xiàn)薄弱環(huán)節(jié)和過剩部分，然后在此基礎(chǔ)上對動臂進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，對于我們改進(jìn)動臂結(jié)構(gòu)具有十分重要的作用。本論文出于新型挖掘機研發(fā)的需要，以韓國“現(xiàn)代”某型號挖掘機動臂為研究對象

2、，以有限元和機械動力學(xué)為理論基礎(chǔ)，利用舢和對挖掘機動臂結(jié)構(gòu)進(jìn)行動力數(shù)值仿真研究及優(yōu)化設(shè)計。主要研究工作如下：（）根據(jù)挖掘機動臂的實際結(jié)構(gòu)尺寸，利用三維建模軟件建立動臂的實體模型。（）利用對動臂在不同工況下進(jìn)行強度校核。（）利用和對動臂進(jìn)行模態(tài)分析、瞬態(tài)動力學(xué)分析和諧響應(yīng)分析，得到其固有頻率和振型，分析出動臂在瞬態(tài)激勵下的應(yīng)力應(yīng)變情況，得到可靠的分析參數(shù)。（）對挖掘機動臂進(jìn)行應(yīng)力應(yīng)變及振動測試試驗得出數(shù)據(jù)，與有限元分析數(shù)據(jù)相比較，驗證有限元分析的可靠度，得出相應(yīng)的結(jié)論。（）利用對動臂模型進(jìn)行靈敏度分析和優(yōu)化設(shè)計，得到優(yōu)化模型。隨著計算機技術(shù)和數(shù)值分析方法的發(fā)展，有限元法在結(jié)構(gòu)分析中得到廣泛應(yīng)用，

3、取得了令人矚目的成果，已成為現(xiàn)代機械產(chǎn)品設(shè)計的一個重要工具。在工程機械的有限元分析中，一般較多利用或其他常用有限元軟件，而利用的比較少，特別是將和兩種軟件結(jié)合起來分析的，更是不多見，本文做了一個較好的嘗試。關(guān)鍵詞：動臂；姒軟件；有限元法；動力數(shù)值仿真；優(yōu)化設(shè)計，仔，：（），（）（）（），丘，（），（），證巧：；（夠“）；：長沙理工大學(xué)學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨立進(jìn)行研究所取得的研究成果。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。對本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人完全意識到本

4、聲明的法律后果由本人承擔(dān)。作者簽名：日期肝月駟學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國家有關(guān)部門或機構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)長沙理工大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。本學(xué)位論文屬于、保密口，在年解密后適用本授權(quán)書。、不保密回。（請在以上相應(yīng)方框內(nèi)打“）名：舷日強：獗年怕逸日翩虢膨，、嗍秒釧月功日第一章緒論研究背景挖掘機是土方工程中的主要施工機械，在建筑、水利、筑路、露天采礦和國防工程中都有著廣泛的應(yīng)用。挖掘機可用來開挖和裝卸

5、土石方、采石和其他建筑材料，它是土石方工程施工機械化中最重要的機械之一。我國是一個發(fā)展中國家，在其遼闊的土地上正在進(jìn)行大規(guī)模的經(jīng)濟建設(shè)，需要大量的土石方施工機械，因此存在著一個巨大的液壓挖掘機現(xiàn)實和潛在市場。隨著國家經(jīng)濟建設(shè)的不斷發(fā)展，對液壓挖掘機的需求量將逐年大幅度增加。與此同時，挖掘機用戶對液壓挖掘機的要求越來越高，以高性能價格比作為選擇機型的一個重要參數(shù)來獲取最大的經(jīng)濟效益和社會效益。國內(nèi)液壓挖掘機市場形勢不斷趨好：首先是國內(nèi)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)項目的陸續(xù)啟動，投資不斷加大，擴大了內(nèi)需；其次是按照國外同一標(biāo)準(zhǔn)，由合資、獨資企業(yè)生產(chǎn)的液壓挖掘機產(chǎn)品，在不降低質(zhì)量要求的前提下，隨著國產(chǎn)化率的提高，產(chǎn)

6、品成本有所下降，其性能價格逐步得到用戶的認(rèn)可和接受；另外，國外挖掘機的進(jìn)口得到有效遏制，新機進(jìn)口嚴(yán)格審批，擴大了國內(nèi)挖掘機市場空間。還有一個重要原因，那就是廣大用戶，各級施工單位對液壓挖掘機在施工中的重要性和不可缺少性的認(rèn)識，用液壓挖掘機在眾多場合替代裝載機、推土機進(jìn)行施工作業(yè)的合理性也越來越明顯。在液壓挖掘機的設(shè)計過程中，工作裝置的設(shè)計是重要內(nèi)容之一，其中動臂又是挖掘機工作裝置中的主要承載受力部件，動臂的設(shè)計優(yōu)劣，對挖掘機工作效率及使用壽命影響極大。傳統(tǒng)的液壓控掘機動臂的強度計算，通常是采用材料力學(xué)的方法，把動臂假定為梁，計算若干截面的彎曲強度。但由于動臂的結(jié)構(gòu)與理想梁相差甚遠(yuǎn)，受力也較為復(fù)

7、雜，按梁來計算顯然會有較大的誤差，并且無法反映結(jié)構(gòu)整體的變形和應(yīng)力情況，難以指導(dǎo)設(shè)計；對模態(tài)分析也多采用試驗的方法。在生產(chǎn)實踐中，以傳統(tǒng)方法設(shè)計生產(chǎn)的挖掘機，在使用過程中動臂結(jié)構(gòu)往往會發(fā)生失效現(xiàn)象，如出現(xiàn)疲勞裂紋、開焊等。近年來，有限元單元分析（）法的廣泛應(yīng)用為解決復(fù)雜的工程分析計算問題提供了更為有效的途徑。這種情況下計算機輔助工程（）分析方法和軟件就成為關(guān)鍵的技術(shù)要素。在工程實踐中采用技術(shù)可以增加設(shè)計功能，減少設(shè)計成本，縮短產(chǎn)品設(shè)計和分析的循環(huán)周期，提高產(chǎn)品和工程的可靠性；采用優(yōu)化設(shè)計，還可以降低材料的消耗及成本；在產(chǎn)品制造或工程施工前利用此技術(shù)，可以預(yù)先發(fā)現(xiàn)潛在的問題、模擬各種試驗方案、進(jìn)

8、行機械事故分析及查找事故原因等，因此可以大大減少試驗時間和經(jīng)費。近年來，技術(shù)逐漸在工程機械領(lǐng)域得到應(yīng)用與推廣。優(yōu)化設(shè)計方法已在我國工程設(shè)計領(lǐng)域得到廣泛運用。它是建立在近代數(shù)學(xué)最優(yōu)化方法和計算機程序之上，解決復(fù)雜設(shè)計問題的一種有效工具，是計算機輔助設(shè)計（）應(yīng)用中的一個重要方面。它運用到機械設(shè)計中，能根據(jù)產(chǎn)品的要求，合理地確定和計算各項參數(shù)，以其達(dá)到最佳設(shè)計目標(biāo)。工程機械的優(yōu)化設(shè)計隨著計算機軟、硬件技術(shù)的發(fā)展正在迅速得到應(yīng)用。不論是零部件設(shè)計還是整機設(shè)計，運用優(yōu)化方法成功地提高技術(shù)經(jīng)濟性能的實例日益增多。結(jié)構(gòu)數(shù)值仿真技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢數(shù)值仿真技術(shù)是科學(xué)計算發(fā)展的必然產(chǎn)物?？茖W(xué)計算的目的是洞察，而

9、不僅是獲得數(shù)據(jù)【。通過科學(xué)計算來啟發(fā)和促進(jìn)人們對自然規(guī)律的更深層次認(rèn)識，從而發(fā)現(xiàn)新規(guī)律、建立新學(xué)科，并應(yīng)用于生產(chǎn)實踐中。年初，諾貝爾獎金獲得者，著名的美國物理學(xué)家文指出：科學(xué)的計算機化就是要把從牛頓以來的多年間人類在科學(xué)技術(shù)研究中獲得的和正在獲得的知識轉(zhuǎn)化為計算機程序，應(yīng)用于科研和生產(chǎn)實際，促進(jìn)各個學(xué)科的科學(xué)家與工程師們的廣泛合作。由計算機帶來的當(dāng)代技術(shù)革命的巨大意義，在于它繼實驗方法、理論方法之后，引進(jìn)了第三種科學(xué)手段一計算。而科學(xué)計算的意義則在于：可以模擬客觀物理世界的過程，部分取代實驗或作為實驗的補充。檢驗理論的模型，進(jìn)行預(yù)測、模擬在實際中無法重復(fù)或進(jìn)行實驗的自然現(xiàn)象或社會現(xiàn)象：利用“數(shù)

10、值實驗”發(fā)現(xiàn)新的規(guī)律，并對工業(yè)生產(chǎn)進(jìn)行產(chǎn)品分析與設(shè)計；對那些精確性尚不夠，數(shù)學(xué)模型尚未定型的問題，利用數(shù)值模擬可以進(jìn)行多個方案的模擬計算和對比篩選。從而對科學(xué)定量化起到了重要作用。模擬與仿真的特征可概括為：（）具有預(yù)期的分析求解目標(biāo)；（）計算分析過程具有邏輯判斷能力；（）考慮多種影響結(jié)果的因素，每種因素具有簡繁不同的幾種模型；（）可根據(jù)問題求解的需要判斷并選擇影響因素的組合；（）具有直觀形象的抽象數(shù)據(jù)表現(xiàn)形式；（）具有自含的分析系統(tǒng)，易補充新的信息。自年代后期以來，電子計算機的持續(xù)高速發(fā)展和各種數(shù)值方法特別是有限元方法的發(fā)展，促進(jìn)科學(xué)研究方法的變革，即從理論和試驗的兩極轉(zhuǎn)變?yōu)槔碚?、試驗和計算?/p>

11、極。人們可能利用數(shù)值分析方法，根據(jù)精確試驗得出的材料本構(gòu)關(guān)系和調(diào)查得到的載荷隨機過程，對各種結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，并可能結(jié)合成熟的數(shù)值圖形顯示技術(shù)與圖像技術(shù)，進(jìn)行試驗過程的數(shù)值模擬與仿真。在國際上，這方面已有良好的開端，美國三里島核反應(yīng)堆的事故分析采用了計算機仿真技術(shù)，用數(shù)小時就重現(xiàn)了這個無法重復(fù)的事故，并找到了事故的原因：此外，美國斯坦福大學(xué)的地質(zhì)現(xiàn)象仿真和瑞士洛柔大學(xué)的“數(shù)值混凝土”都是成功的仿真實例。仿真技術(shù)的優(yōu)點在于它不受空間尺寸和時間長短的限制，可以提供人們有關(guān)結(jié)構(gòu)行為的各種數(shù)據(jù)和圖形（其中有些數(shù)據(jù)在試驗中由于量測手段等局限性無法獲得），省去了人們大量的人力物力和時間，還甚至可代替一些無法進(jìn)

12、行的現(xiàn)場試驗，另一方面，數(shù)值計算和仿真技術(shù)可使結(jié)構(gòu)的重分析和再設(shè)計易于實現(xiàn)【。有限元分析法及軟件簡介有限元法簡介工程中有大量的實際問題，如力場、溫度場、流場和電場等是呈勻態(tài)連續(xù)變化的。然而，由于具體問題的幾何形狀、物理特性和干涉條件的復(fù)雜性，要得到解析解十分困難。所以，有限元分析法就成為了解決工程問題的重要方式。有限元分析法是一種以變分原理為基礎(chǔ)的重要的數(shù)值分析方法，其基本思想是將連續(xù)的求解區(qū)域離散為一組有限個并且按一定方式相互聯(lián)結(jié)在一起的單元的組合體，從而將全求解域上待求的未知場函數(shù)分片地表示為每一個單元內(nèi)假設(shè)的近似函數(shù)。該近似函數(shù)通常由未知場函數(shù)或及其導(dǎo)數(shù)在單元的各個節(jié)點的數(shù)值和其插值函數(shù)

13、來表達(dá)。這樣，未知場函數(shù)及其導(dǎo)數(shù)在各個節(jié)點上的數(shù)值就成為新的未知量，從而使一個連續(xù)的無限自由度問題就變成離散的有限自由度的問題。求解出這些未知量，就可以通過插值函數(shù)計算出各個單元內(nèi)場函數(shù)的近似值，從而得到整個求解域上的近似值。有限元法具有下列的特色：整個系統(tǒng)離散為有限個元素。利用勢能最小原理（）與泛函數(shù)值定理（）轉(zhuǎn)換成一組線性聯(lián)立方程。處理過程簡明。整個區(qū)域作離散處理，需龐大的資料輸出空間與計算機內(nèi)存，解題耗時。線性、非線性均適用。有限元分析法總體上可分成三個部分：前處理部分、主分析計算部分以及后處理部分。圖為有限元分析的過程。莖蘭蘭塑型困困扣理槲臣困甌麗稠衛(wèi)揣啪分刃）觥蝴圖分析過程有限元法在

14、工程機械中的應(yīng)用結(jié)構(gòu)件是各種工程機械的重要組成部分。這里所指的結(jié)構(gòu)，主要是由許多單元（例如桿件、板或?qū)嶓w等）所組成的整體，或起承載作用，或承受、傳送外部載荷，以保證整個機械的正常工作，實現(xiàn)預(yù)期的目的。由于要完成各自獨特的功能，它們的結(jié)構(gòu)各不相同，并且都是比較復(fù)雜的。如起重機的吊臂有的為簿壁箱型結(jié)構(gòu)、有的為桿系結(jié)構(gòu)；轉(zhuǎn)臺、底架一般為板架結(jié)構(gòu)；挖掘機的工作裝置為板梁構(gòu)造，底架以為板架結(jié)構(gòu)等。尋求這些結(jié)構(gòu)件正確、可靠的設(shè)計與計算方法，是提高工程機械的工作性能以及可靠性與壽命的主要途徑之。對工程機械的各個主要結(jié)構(gòu)件進(jìn)行分析，是研究其可靠性，尋求最佳結(jié)構(gòu)設(shè)計方案的主要手段。工程機械的結(jié)構(gòu)由于其本身結(jié)構(gòu)形

15、狀的多樣、復(fù)雜性以及載荷系統(tǒng)的惡劣復(fù)雜性，以往采用經(jīng)典力學(xué)進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，帶有局限性。在相當(dāng)長的一段時期內(nèi)，工程機械結(jié)構(gòu)的設(shè)計，主要采用經(jīng)驗設(shè)計。為了能夠計算，往往采用較多的假設(shè)和簡化，計算模型只能構(gòu)造得非常簡單，與實際的結(jié)構(gòu)形狀相差很大，所以計算是粗糙的、不很精確的。有一些結(jié)構(gòu)件甚至用常規(guī)方法根本無法計算。這些都影響了工程機械的進(jìn)一步發(fā)展【。由于有限元的一個獨特優(yōu)點是可以求解結(jié)構(gòu)形狀和邊界條件都相當(dāng)任意的力學(xué)問題，所以有限元法出現(xiàn)后，立即就應(yīng)用在工程機械結(jié)構(gòu)的計算之中，成為一種可靠的新的理論計算方法。應(yīng)用有限元法對工程機械結(jié)構(gòu)件進(jìn)行分析，是一項綜合性的工作。它包括從結(jié)構(gòu)的物理力學(xué)模型抽象為有限

16、元計算的數(shù)學(xué)模型，計算程序的選擇或修改，計算機上的實施，以及計算前后大量信息、數(shù)據(jù)的處理等這樣一個全過程。這個過程最后獲得的主要數(shù)據(jù)是：結(jié)構(gòu)的應(yīng)力分布、變形分布，內(nèi)力分布，結(jié)構(gòu)的固有特性（固有頻率和相應(yīng)的固有振型）和動態(tài)響應(yīng)等。利用這些數(shù)據(jù)，對結(jié)構(gòu)進(jìn)行相應(yīng)的分析，分析的目的包括：（）進(jìn)行結(jié)構(gòu)的最優(yōu)方案設(shè)計在進(jìn)行機械結(jié)構(gòu)設(shè)計時，可以通過對可能的結(jié)構(gòu)方案進(jìn)行有限元法計算。根據(jù)對方案計算結(jié)果的分析和比較，按強度、剛度和穩(wěn)定性要求，對原方案進(jìn)行修改補充，使能得到較合理的應(yīng)力、變形分布，并且經(jīng)濟性又好，從而得到較好的結(jié)構(gòu)設(shè)計方案。（）分析結(jié)構(gòu)損壞原因，尋找改進(jìn)途徑當(dāng)結(jié)構(gòu)件在工作中發(fā)生故障如裂紋、斷裂、磨

17、損過大等時，可應(yīng)用有限元法進(jìn)行計算，研究結(jié)構(gòu)損壞的原因，找出危險區(qū)域和部位，提出改進(jìn)設(shè)計的方案，并進(jìn)行相應(yīng)的計算分析，直至找到合理的結(jié)構(gòu)為止。研究表明，各種機械及其結(jié)構(gòu)件都可應(yīng)用有限元法進(jìn)行靜態(tài)分析和動態(tài)分析，并且己從原來對工程實際問題的靜態(tài)分析為主轉(zhuǎn)到模態(tài)分析和動態(tài)分析為主。甚至根據(jù)工程實際結(jié)構(gòu)的特點要求進(jìn)行非線性分析。目前利用有限元法發(fā)求解分析工程機械結(jié)構(gòu)，計算規(guī)模和計算機容量、計算速度，對各種通用程序來說己不再作為主要矛盾。應(yīng)用中的難題，或者說關(guān)系到有限元計算成功與否的關(guān)鍵，在于形成的計算模型中各種支承、連接怎樣與實際結(jié)構(gòu)相符，以及載荷，特別是動態(tài)分析中的激勵怎樣反映實際情況。和的特點目

18、前對機械結(jié)構(gòu)進(jìn)行有限元分析主要借助的有限元分析軟件，如。它以高效的求解算法和效率聞名，并有相對獨立的前、后處理模塊，可獨立完成多學(xué)科、多領(lǐng)域的分析任務(wù)。其缺點是，圖形驅(qū)動技術(shù)支持界面的可管理性和操作性較差，無法完成復(fù)雜模型的建模。一些三維設(shè)計軟件具有建模優(yōu)勢，例如、等，當(dāng)前解決這一問題的主要方式是利用軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，即利用三維設(shè)計軟件進(jìn)行精確的三維造型，并通過標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)接口轉(zhuǎn)入分析系統(tǒng)，將模型以、或格式讀入有限元分析軟件中，然后用有限元分析軟件進(jìn)行精確計算。就我們目前常用的來說，的結(jié)構(gòu)分析過程主要有以下兩種情況：在軟件中建立一些簡單的模型，然后進(jìn)行分析處理；采用在三維造型軟件中建立三維模型，然

19、后將模型數(shù)據(jù)文件導(dǎo)入到中，進(jìn)行簡化處理和分析。這就決定了它有以下幾個缺點。（）從自身建模看，其圖形驅(qū)動技術(shù)支持的界面可管理性和可操作性的差距，決定了它無法完成復(fù)雜模型的建立，因此結(jié)構(gòu)分析效果大大降低了可信度，影響工作效率。所以，自建模的方法使用得比較少。（）對利用軟件數(shù)據(jù)交換的方式，在進(jìn)行圖形轉(zhuǎn)換的過程中，有時會出現(xiàn)一些問題。這種方式主要是利用三維設(shè)計軟件進(jìn)行精確的三維造型，并通過標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)接口或數(shù)據(jù)接口轉(zhuǎn)入系統(tǒng)中。所采用的標(biāo)準(zhǔn)文件格式包括工，或等。這種方法所遇到的主要的問題如下：對造型軟件的一些處理方法無法識別，如面一面重疊等；無法對造型軟件中的一些特征進(jìn)行網(wǎng)格劃分，如細(xì)長面等；造型軟件與定義

20、圖元的方式不完全一致，從而產(chǎn)生一些特殊圖形格式，并在分析中產(chǎn)生異議。因此，用戶需要在中進(jìn)行模型修補。而由于的建模能力較差，所以在進(jìn)行修補的過程中，不能精確復(fù)原模型，對不識別的特征，往往只能采用簡化的方式。這些都造成模型不一致，精度較低，且修補時間長，工作效率低下。通過對多個軟件的分析比較，發(fā)現(xiàn)利用軟件中的模塊，可以克服上述有限元軟件的缺點。當(dāng)計算量較小時可直接使用生成的模型數(shù)據(jù)（包括點、線、面和體），完成有限元分析的建模工作，劃分網(wǎng)格、加載并進(jìn)行計算和后處理。當(dāng)計算量較大時可生成前處理的批處理作業(yè)命令流文件。該文件可直接或稍加修改后用于有限元分析工具，大大提高了的分析處理能力。這樣做的優(yōu)點是：

21、由于工的特征相關(guān)聯(lián)性，所以更改模型方便；在處理過程中，模型一致性好，數(shù)據(jù)完整，克服了前處理能力的不足，這大大提高了整個有限元分析工作的效率。建立精確的三維模型是以上分析的前提條件，有限元模型的質(zhì)量直接影響分析精度和分析效率。小匝能仿真產(chǎn)品在使用環(huán)境中的實際情況，了解其機械性能以便在產(chǎn)品開發(fā)初期就可進(jìn)行改進(jìn)。在該處理部分，可以獲得有限元模型的節(jié)點數(shù)、節(jié)點編碼、節(jié)點坐標(biāo)、單元數(shù)、單元節(jié)點編碼等有關(guān)數(shù)據(jù)。卜的主要任務(wù)是針對三維模型選擇有效的參考，進(jìn)行基本屬性的定義。其特點如下：一數(shù)據(jù)集成：是美國開發(fā)的有限元軟件。該軟件可以實現(xiàn)和的完全無縫集成。同其它有限元軟件相比，軟件可以完全實現(xiàn)幾何和有限元分析的

22、集成。絕大部分有限元分析件的幾何建模功能比較弱，這些有限元軟件通常通過格式或者格式進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，而這樣做最大的弊端在于容易造成數(shù)據(jù)的丟失，因此常常需要花費大量的時間與精力進(jìn)行幾何模型的修補工作。使用恰好可以克服這一點，該軟件可以直接利用的幾何模型進(jìn)行有限元分析。由于具有強大的參數(shù)化功能，那么在小氣中就可以利用這種參數(shù)化工具的優(yōu)點，進(jìn)行模型的靈敏度分析和優(yōu)化設(shè)計，具體地說，當(dāng)模型的一個或多個參數(shù)在一定的范圍內(nèi)變化時，求解滿足一定設(shè)計目標(biāo)（如質(zhì)量最小，應(yīng)力最小等）的最佳化幾何形。因此，可以說舢岍軟件可以真正使工程師們將精力集中在設(shè)計工作中，在設(shè)計初期就將設(shè)計和分析結(jié)合起來，從而實現(xiàn)智能設(shè)計。二網(wǎng)格

23、劃分：傳統(tǒng)的有限元軟件采用非適應(yīng)性方法劃分網(wǎng)格單元，存在以下的缺陷：用方法劃分的網(wǎng)格單元雖小，但并不能精確地擬合幾何形狀，會產(chǎn)生實際上并不存在的微小凹面。提高計算精度的途徑是靠減小網(wǎng)格單元的大小、增加單元的數(shù)目來實現(xiàn)的。這樣勢必造成計算時間過長，求解效率低。分析人員需要具備豐富的有限元知識和實際經(jīng)驗。如根據(jù)經(jīng)驗判斷應(yīng)力集中的區(qū)域，通過加大該區(qū)域的網(wǎng)格密度來提高計算精度；對自動劃分的網(wǎng)格單元進(jìn)行人工干預(yù)，以期達(dá)到收斂。是基于方法進(jìn)行工作的，它采用適應(yīng)性技術(shù)。適應(yīng)性技術(shù)有以下優(yōu)點通過三階多項式位移方程，能夠比較精確地擬合幾何形狀，能夠消除表面上的微小凹面。這種單元的應(yīng)力變形方程為多項式方程，最高階

24、次能夠達(dá)到九階。這意味著這種單元可以非常精確地擬合大應(yīng)力梯度。這種網(wǎng)格單元數(shù)目較少，單元尺寸較大。這是因為在擬合相同的應(yīng)力輪廓情況下，這種較大尺寸的高階幾何單元要比傳統(tǒng)的低階好的多。中四面體單元的計算結(jié)果比其他傳統(tǒng)有限元程序中四面體的計算結(jié)果要好得多。自動收斂求解。首先單元以較低的階次進(jìn)行初步計算，然后在應(yīng)力梯度比較大的地方和計算精度要求比較高的地方自動地提高單元應(yīng)力方程的階次，從而保證計算的精確度和效率。提供了強大的動力學(xué)分析工具，可以方便的進(jìn)行各類動力學(xué)分析：模態(tài)分析、諧響應(yīng)分析、瞬態(tài)動力學(xué)分析和譜分析。模塊是地氣軟件強大的結(jié)構(gòu)分析軟件包，它可以使設(shè)計工作者們對設(shè)計模型在真實工作環(huán)境下的結(jié)

25、構(gòu)性能和動態(tài)性能進(jìn)行評估、研究和優(yōu)化工作。本文將借助厄中的模塊，提高的處理分析能力。本課題研究現(xiàn)狀與發(fā)展動態(tài)隨著計算機技術(shù)和數(shù)值分析方法的發(fā)展，有限元方法在機械結(jié)構(gòu)分析中得到廣泛應(yīng)用，取得了令人矚目的成果。已成為現(xiàn)代機械產(chǎn)品設(shè)計的一個重要工具。一些優(yōu)秀的有限元分析軟件如：、等憑借其功能強大的設(shè)計和優(yōu)化分析軟件包，受到廣泛的青睞，從而推動了機械結(jié)構(gòu)分析方面的迅速發(fā)展。資料文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)，國外不論在挖掘機的整機還是部件的設(shè)計上都有比較成熟的技術(shù)。國外挖掘機生產(chǎn)企業(yè)，利用有限元與優(yōu)化設(shè)計相結(jié)合進(jìn)行結(jié)構(gòu)的形狀優(yōu)化。它使液壓挖掘機的設(shè)計從經(jīng)驗的、靜止的、隨意性較大的傳統(tǒng)設(shè)計逐步發(fā)展到自動化程度高，設(shè)計周期

26、短，設(shè)計方案優(yōu)越，計算精度高的現(xiàn)代化設(shè)計。而在國內(nèi)，有關(guān)單位在液壓挖掘機的研究和開發(fā)方面也做了不少工作，計算機技術(shù)在液壓挖掘機產(chǎn)品開發(fā)、研制中的作用愈來愈大。但是由于受客觀條件的限制，在產(chǎn)品設(shè)計制造中大多采用傳統(tǒng)的方法和理論。引進(jìn)挖掘機技術(shù)時，只注意了整機技術(shù)，將有限元分析方法應(yīng)用到挖掘機動臂結(jié)構(gòu)動態(tài)設(shè)計、分析及優(yōu)化還不是很多，往往都是靜態(tài)分析，特別是通過完整的試驗進(jìn)行驗證的就更少?，F(xiàn)在國內(nèi)外正在通過動力學(xué)研究的方法提高產(chǎn)品的設(shè)計質(zhì)量，以求在根本上保證產(chǎn)品的動強度和可靠性，另外振動和噪聲被認(rèn)為是工程機械作業(yè)時的兩大公害，隨著動臂強度要求越來越高，機械重量如何減輕也顯得越來越重要，因此對挖掘機動

27、臂進(jìn)行結(jié)構(gòu)的動態(tài)數(shù)值仿真研究、試驗驗證以及進(jìn)一步優(yōu)化，顯得越來越迫切。國內(nèi)學(xué)者對挖掘機，特別是對挖掘機工作裝置的性能參數(shù)與結(jié)構(gòu)優(yōu)化方面做了大量的研究工作。雖然液壓挖掘機工作裝置優(yōu)化設(shè)計已經(jīng)取得了長足的發(fā)展，但仍然存在不足：在參數(shù)性能優(yōu)化中，有些運用復(fù)雜多變量矩陣來進(jìn)行多參數(shù)的運動、動力學(xué)分析，優(yōu)化時，分析效率不高。設(shè)計造型、工程分析、優(yōu)化求解三大工程模塊的公共數(shù)據(jù)平臺問題沒有解決，使得系統(tǒng)中的幾何造型、參數(shù)造型、特征造型等與有限元方法前后處理系統(tǒng)之間以及用設(shè)計變量、目標(biāo)函數(shù)、約束函數(shù)作為控制的優(yōu)化過程之間不能直接連接。研究內(nèi)容、目的及意義本課題研究的目的是出于新型挖掘機研發(fā)需要，對動臂進(jìn)行動態(tài)

28、數(shù)值仿真分析和優(yōu)化設(shè)計。動臂是挖掘機的關(guān)鍵部件，也是主要承力部件。在施工過程中動臂受到的復(fù)雜的瞬態(tài)沖擊載荷，往往造成其結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂紋或強度、剛度超出范圍。而動臂強度、剛度是否滿足要求，將直接影響工作安全，因此，很好的全面了解動臂在工作過程中承載時的應(yīng)力、應(yīng)變水平、振動頻率和剛度、強度分布情況，發(fā)現(xiàn)薄弱環(huán)節(jié)和過剩部分，可以為進(jìn)步優(yōu)化結(jié)構(gòu)、改進(jìn)設(shè)計提供依據(jù)，然后通過試驗進(jìn)行比較驗證，再根據(jù)分析結(jié)果分析動臂設(shè)計是否合理。本課題用動態(tài)的而不是靜態(tài)的、用理性的而不是經(jīng)驗的方法對挖掘機動臂進(jìn)行動力學(xué)研究，適應(yīng)我國挖掘機發(fā)展的需要，給出挖掘機動臂的動態(tài)特性和工作過程中的動應(yīng)變，并在此基礎(chǔ)上提供一個完善的挖掘機

29、動臂動態(tài)特性分析方法，方便以后對挖掘機的工作裝置進(jìn)行全面的動力學(xué)研究。在正確的載荷分析和合理模型建立的基礎(chǔ)上，對機械進(jìn)行全面的動態(tài)分析，從而提高設(shè)計質(zhì)量，減少試驗環(huán)節(jié)，加快設(shè)計周期，這對我國挖掘機設(shè)計水平的提高是非常必要的，具有實際價值和長遠(yuǎn)意義。本論文以韓國“現(xiàn)代”某型號挖掘機（如圖，其基本參數(shù)和工作參數(shù)見表、表）的動臂為研究對象，以有限元法和機械振動動力學(xué)為理論基礎(chǔ)和分析手段，運用參數(shù)化技術(shù)和有限元分析軟件對動臂進(jìn)行了動力數(shù)值仿真研究及優(yōu)化設(shè)計。具體工作如下：根據(jù)實物的結(jié)構(gòu)尺寸，利用三維建模軟件建立有限元模型，確保分析結(jié)論的可靠性。根據(jù)實際情況選擇好單元，對模型進(jìn)行合理的網(wǎng)格劃分。對有限元

30、模型在不同工況下進(jìn)行強度校核；利用小和對模型進(jìn)行模態(tài)分析、瞬態(tài)動力學(xué)分析和諧響應(yīng)分析找出其固有頻率和振型，分析出動臂模型在瞬態(tài)激勵下的應(yīng)力應(yīng)變情況，得到可靠的分析參數(shù)。通過實驗得出結(jié)果，然后與有限元分析結(jié)果進(jìn)行比較，驗證有限元分析的可靠度，并為優(yōu)化設(shè)計奠定基礎(chǔ)。對動臂模型進(jìn)行靈敏度分析和優(yōu)化設(shè)計，優(yōu)化模型。實施方案具體如下圖所示。、圖現(xiàn)代液壓挖掘機額定功率（）操作重量（）動臂長度（）斗桿長度（）鏟斗容量（優(yōu)，）動臂重量（）斗桿重量（）鏟斗重量（曲油缸數(shù)量缸徑桿徑行程（嗍）動臂一斗桿鏟斗表挖掘機基本參數(shù)斗桿最大挖掘力（）最大挖掘有效范圍（）最大垂直挖掘深度（刪）最大挖掘高度（）最大卸載高度（）最

31、小回轉(zhuǎn)、卜徑（）表挖掘機工作參數(shù)圖卜實施方案圖第二章挖掘機動臂強度數(shù)值分析動臂是液壓挖掘機的主要承載部件，實際應(yīng)用中動臂結(jié)構(gòu)有時候會出現(xiàn)破損現(xiàn)象。對挖掘機動臂進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計時，其結(jié)構(gòu)尺寸和強度是人們非常關(guān)心的問題。在以往的設(shè)計計算中，人們常常根據(jù)材料力學(xué)與結(jié)構(gòu)力學(xué)的有關(guān)知識對工作裝置進(jìn)行相應(yīng)的簡化，使之成為懸臂梁結(jié)構(gòu)，進(jìn)而進(jìn)行靜力學(xué)分析，再加上保守的安全系數(shù)得到結(jié)構(gòu)的尺寸數(shù)據(jù)。事實上這種設(shè)計方法是不合理的。第一，使得設(shè)計過于保守，浪費大量材料同時也增加了結(jié)構(gòu)本身的質(zhì)量；第二，不能預(yù)測動載荷作用下結(jié)構(gòu)的受力情況。為了全面了解動臂在工作過程中的承載薄弱部位，探求其應(yīng)力、位移等力學(xué)特性，本章將利用中模

32、塊對挖掘機動臂進(jìn)行強度數(shù)值分析。動臂模型的建立本論文采用建立挖掘機的動臂模型。是美國公司（印卜參數(shù)技術(shù)公司）開發(fā)的大型集成軟件，是目前國際是專業(yè)技術(shù)人員使用最為廣泛的、先進(jìn)的、具有多種功能的動態(tài)設(shè)計仿真軟件。該軟件在工業(yè)產(chǎn)品造型設(shè)計、模具加工設(shè)計、加工制造、有限元分析、機械二維和三維動態(tài)造型仿真設(shè)計、結(jié)構(gòu)分析、優(yōu)化設(shè)計、電路設(shè)計以及關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理等方面都有著廣泛的應(yīng)用，是當(dāng)今最優(yōu)秀的三維實體建模軟件之一。它是基于參數(shù)化、特征化、全相關(guān)同一數(shù)據(jù)庫及采用三維參數(shù)化特征造型技術(shù)的第四代機械實體設(shè)計軟件，它以參數(shù)尺寸的方式定義物理模型，為快速實現(xiàn)設(shè)計變化奠定了基礎(chǔ)。從設(shè)計到加工的全過程歸于單一的全相關(guān)

33、數(shù)據(jù)庫，使全工程的修改實現(xiàn)自動化，使產(chǎn)品設(shè)計、研制周期縮短，它是機械設(shè)計自動化一從設(shè)計到制造的高級軟件。本文將采用瓜中的進(jìn)行網(wǎng)格劃分。雖然能夠自動完成絕大多數(shù)幾何模型的網(wǎng)格劃分，但當(dāng)建立的幾何模型存在細(xì)節(jié)問題，需要對模型適當(dāng)簡化，處理那些對影響分析結(jié)果而對網(wǎng)格劃分影響較大的細(xì)節(jié)。模型的檢查方法：抑制所有非必須存在的特征，減少生成單元總數(shù)，將圓角特征、未對齊特征以及變截面混成與掃描特征簡化為一個點；對模型設(shè)計意圖、曲面斜率、最小長度、組件的零件之間的間隙、干涉情況進(jìn)行檢查；清除所有存在問題的幾何元素。模型簡化時的特征處理：模型的簡化就是對實際物理模型適當(dāng)簡化，通過抑制或者刪除那些對實際問題研究沒

34、有影響的特征，從而減少模型特征數(shù)，達(dá)到降低網(wǎng)格單元總數(shù)，縮短時間的目的。下面主要對倒角和拔模特征進(jìn)行討論。倒角特征：倒角特征包括圓角倒角和斜角倒角兩類，簡化時應(yīng)考慮：外圓角通常對結(jié)構(gòu)分析結(jié)果沒有影響；內(nèi)圓角通常對結(jié)構(gòu)分析結(jié)果有較大的影響；尖銳倒角可能在分析中產(chǎn)生與實際情況不相符的應(yīng)力集中現(xiàn)象；如果將模型處理成薄殼模型，那么內(nèi)圓角也應(yīng)該刪除或者抑制掉，這是因為薄殼模型中需要定義平行的面對，而在模型中不能找到和內(nèi)圓角表面平行的曲面。拔模特征：對于拔模特征，在簡化時應(yīng)考慮：如果分析的是實體模型，那么拔模特征的存在對于分析沒有影響；如果分析的是薄殼模型，需要對拔模面進(jìn)行處理，這是因為在模型中不能找到和

35、拔模面平行的表面以生成薄殼面對。處理方法：刪除或抑制拔模特征；修改拔模面角度為度。挖掘機工作裝置是主要承載結(jié)構(gòu)件，直接關(guān)系到整機的使用性能。工作裝置與前車架由動臂鉸點、動臂缸連結(jié)在一起，因此，可將動臂鉸點作為工作裝置的支點，把動臂缸作用力作為載荷加在動臂上，動臂與斗桿的連結(jié)點，對動臂來說，將其視為外載荷，而對斗桿來說，則將其作為支點。通過對工作裝置的分析，可將其零件分為承載件和非承載件。對于非承載件，如焊接上的限位板、吊耳等，在建模過程中，將其略去。對于像動臂頭部及軸承座、液壓缸座等結(jié)構(gòu)件；由于在分析過程中主要是施加載荷的結(jié)構(gòu)件，也將其簡化。實體模型的倒角，對分析結(jié)果沒有影響，也將其略去。綜上

36、所述，在中建立的挖掘機動臂結(jié)構(gòu)模型如圖所示：圖挖掘機動臂實體模型定義材料屬性動臂由不州厚度的鋼板焊接而成。（）鋼低溫韌性、冷沖壓及切削性均很好，但缺口敏感性較碳鋼差。在大型船舶、車輛、橋梁、鍋爐、壓力容器、大起重及礦山設(shè)備、電站及承受動負(fù)荷的焊接結(jié)構(gòu)中應(yīng)用廣泛，其相關(guān)材料性能如表所示?？估瓘姸惹O限泊松比彈性模量密度×表動臂板材屬性表動臂的有限元網(wǎng)格劃分網(wǎng)格劃分是有限元分析的核心。（集成模式）采用（自動網(wǎng)格劃分）進(jìn)行網(wǎng)格劃分，用戶可以直接操縱進(jìn)行網(wǎng)格劃分；也可以改變的參數(shù)設(shè)置，對網(wǎng)格重新進(jìn)行劃分，系統(tǒng)顯示網(wǎng)格劃分信息，根據(jù)需要改進(jìn)網(wǎng)格劃分。本文將動臂處理成薄殼一實體模型。薄殼模型簡

37、介當(dāng)模型的厚度與模型的長度和寬度相比非常小，具體說，當(dāng)模型的厚度小于模型表面剮、邊時，可以將其處理為薄殼模型。在中可以將該模型處理為薄殼模型進(jìn)行分析而不影響計算精度。薄殼模型由于其厚度比較薄，所以如果直接處理為三維實體模型，分析汁算時所需要的網(wǎng)格單元較小、單元數(shù)目較多，會降低計算效率，而對于計算精度卻沒有改善（相對于處理成薄殼模型而吉）。相對于實體模型，使用薄殼模型進(jìn)行計算，速度非?？欤医z毫不影響計算精度。應(yīng)用薄殼模型的一般步驟在默認(rèn)條件下，集成模式下的乩將所有的模型處理為實體。首先需要做的是使能夠?qū)⑦@些模型處理成薄殼模型，可以通過定義“中間面”來實現(xiàn)這一目的?！爸虚g面”是指薄殼單元所放置

38、的面，由于薄殼的厚度是相對于薄殼單元放置面對稱的，所以將其形象的稱為“中間面”。“中問面”的定義過程如下：（）定義薄殼面對。定義一些面對，這些面對可以被“壓縮”成“中間面”。一個薄殼面對包括體積塊兩側(cè)的兩個或多個互相平行的表面。另外有些特征可以自動的被處理為薄殼面對，這些特征包括：（薄殼特征）、（強筋特征）、（耳特征）、（薄壁擠出特征）、（鈑金）。（）測試壓縮薄殼面對。完成薄殼面對的定義后，就可以通過測試壓縮來觀察正是否可以將這些已定義的薄殼面對壓縮成用戶所需要的“中間面”。定義完“中間面”后可以使用薄殼單元進(jìn)行網(wǎng)格劃分。挖掘機的動臂長度為，體積較大，如果使用實體單元劃分，單元體數(shù)目較多將使計

39、算量增大。下圖是使用實體單元對挖掘機動臂進(jìn)行網(wǎng)格劃分的結(jié)果。一圖動臂實體單元網(wǎng)格模型圖實體單元網(wǎng)格劃分結(jié)果圖動臂油缸鉸點處網(wǎng)格劃分由圖可知，挖掘機動臂網(wǎng)格劃分為個四面體實體單元，圖是動臂油缸鉸點處網(wǎng)格劃分。筆者曾利用此實體單元網(wǎng)格模型進(jìn)行實驗計算，發(fā)現(xiàn)它和后面的薄殼一實體模型計算的精度幾乎相同，但時間卻是后者的五倍，說明其計算量較大。挖掘機的動臂箱體是由一的鋼板焊接而成的，且模型的厚度小于模型表面最小邊，因此可以將箱體處理為薄殼模型，使用殼單元進(jìn)行網(wǎng)格劃分；對于像動臂頭部及軸承座、液壓缸座等結(jié)構(gòu)件可采用實體單元，所以動臂模型可處理為薄殼一實體混合模型。創(chuàng)建薄殼面對根據(jù)上面所述方法對挖掘機動臂箱

40、體的上下面及左右側(cè)面分別建立薄殼面對，模型中總共有八個薄殼面對。薄殼面對創(chuàng)建后可使用方式對混合模型進(jìn)行壓縮。如圖所示：圖動臂薄殼實體壓縮模型網(wǎng)格劃分在對話框中的部分選擇，；在部分選擇，即定義使用四邊形和三角形薄殼單元及四面體單元進(jìn)行網(wǎng)格劃分。網(wǎng)格劃分結(jié)果如圖所示。圖為動臂薄殼一實體收縮網(wǎng)格劃分結(jié)果。圖動臂薄殼一實體網(wǎng)格模型圖動臂薄殼實體收縮網(wǎng)格模型：臀戤：。）：聃菩：佃：圖動臂薄殼一實體網(wǎng)格劃分結(jié)果圖網(wǎng)格劃分檢測結(jié)果由圖可知整個動臂模型共劃分為個三角形薄殼單元、個四邊形薄殼單元以及個四面體實體單元，另外還生成了個連接單元（實體單元與薄殼單元的過渡部分）。劃分網(wǎng)格后，系統(tǒng)彈出“”對話框，設(shè)置對話

41、框的各個選項后，單擊“”按鈕即可檢測網(wǎng)格精度，檢測結(jié)果如圖所示，由圖可見模型中創(chuàng)建的長寬比大于的單元只有，變形小于的單元只有，中比例小于的單元只有。由以上分析可知，只有少數(shù)精度較差的單元，劃分的網(wǎng)格精度符合要求。動臂施加約束、載荷約束能夠限制模型的某些自由度，以模擬真實環(huán)境進(jìn)行分析。約束種類分為點、線、面、旋轉(zhuǎn)對稱四種。根據(jù)挖掘機工作裝置的特點，對動臂與轉(zhuǎn)臺鉸接位置處的，及動臂油缸與轉(zhuǎn)臺的鉸接位置的，方向進(jìn)行約束，釋放方向的旋轉(zhuǎn)約束（），用以模擬鉸接運動。每一臺挖掘機的挖掘工況由動臂油缸、斗桿油缸、鏟斗油缸的變化可以組成幾萬種，所以如何確定工作裝置在外載荷作用下的一個或幾個最不利工況作為挖掘機

42、動臂強度計算的工況，進(jìn)行精確的強度校核和動態(tài)分析，為設(shè)計出更為經(jīng)濟合理、安全可靠的液壓挖掘機提供依據(jù)，是非常重要的。對于結(jié)構(gòu)的設(shè)計，首先要確定最不利工況，計算這個工況下構(gòu)件產(chǎn)生的最大的內(nèi)力和阻力，作為設(shè)計的依據(jù)。因此，必須首先選擇計算工況。不同工況姿態(tài)的選取動臂的強度計算按挖掘工作中的動臂可能出現(xiàn)最大載荷的位置來計算。一般選取以下兩種工況。最深挖掘位置挖掘機處于最深挖掘位置處，鏟斗挖掘，鏟斗在發(fā)揮最大挖掘力位置進(jìn)行挖掘。此位置出現(xiàn)在動臂油缸全縮，即動臂位置最低處，此時斗桿與斗桿油缸鉸接點、斗桿與鏟斗鉸接點及鏟斗齒尖在同一直線上且垂直于挖掘面，如圖所示。該位置處，鏟斗中物料較多，土壤挖掘阻力較大

43、，大臂、斗桿與鏟斗的受力都很大，同時該位置也是用于計算斗桿與鏟斗的危險情況的典型受力位置。因而，此位置是整個動力學(xué)分析中較為重要的一個姿態(tài)。動臂、斗桿最大受力位置動臂、斗桿處于最大受力位置處，鏟斗在發(fā)揮最大挖掘力位置進(jìn)行挖掘。此位置出現(xiàn)在動臂油缸全縮，斗桿與斗桿油缸鉸接點、斗桿與鏟斗鉸接點及鏟斗齒尖在同一直線上且垂直斗桿油缸，如圖所示。據(jù)計算，此位置對動臂與斗桿都產(chǎn)生最大的力矩，是動臂和斗桿出現(xiàn)危險截面處的工況。相同挖掘力作用時，對動臂、斗桿產(chǎn)生的作用力最大。對此位置進(jìn)行靜強度、動強度及動態(tài)分析有利于檢驗動臂與鏟斗的最大變形與最大受力，從中得出動臂破壞的原因。圖最深挖掘位置圖一動臂、斗桿受力最

44、大位置不同工況下動臂的受力分析不僅能建立三維模型，而且可以由三維模型生成二維工程圖，本文動臂受力分析將利用的此功能。首先在中生成挖掘機工作裝置在上述兩種工況下的二維工程圖，再將文件另存為格式導(dǎo)入至專門的二維工程圖軟件中進(jìn)行計算。在計算動臂各鉸點受力時，挖掘機工作裝置的最大挖掘力是已知的（），重力及重心坐標(biāo)可在中計算出。表是動臂、斗桿、鏟斗各模型重量及重心坐標(biāo)（以油缸與各桿件的鉸接點為參考坐標(biāo)系）結(jié)構(gòu)件模瓔重量（曲重心坐標(biāo)（，）設(shè)計重量（曲誤著（）動臂（，）斗桿（，一）鏟斗（，）表各桿件模型重量及重心坐標(biāo)由上表可看出，各結(jié)構(gòu)件模型重量與設(shè)計重量相比誤差較小，各模型的建立是比較合理的。下面在中分別計算上述兩種不同工況下動臂各鉸點的受力。由于動臂鉸點