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摘 要

本文主要包括有限元建模，静动态分析和优化设计。静态分析中通过向下刮板施加载荷与约束，从而得出下刮板在不同工况下的最大应力、最大变形以及应力变形云图。本文中的下刮板最大应力出现在油缸与轴孔的连接处。当大量的垃圾装压在下刮板上时，经过反复的磨损，此处会因应力较大而产生破损，导致下刮板无法正常转动，所以此部位应定期检查加固。最大变形主要是中间区域的弯曲。求解出的最大应力与最大变形的结果基本满足设计和使用要求。模态分析分为自由模态与约束模态。通过模态分析能够得出下刮板的固有频率，从而在后续设计中能够避开这些频率，防止下刮板产生共振。本文中的优化设计是在原有模型的基础上，对下刮板的质量进行优化，同时得到关键部位参数对其性能的影响，在不超过一定变形量的前提下，减少钢板的厚度，从而减轻下刮板的质量，节约成本与资源。

关键词：有限元建模；静态分析；模态分析；优化

Finite element modeling and analysis of static/dynamic of the lower-scraper of garbage truck

02009406 Yuelie Wu

Supervised by Zhuangrui Zhu

Abstract: With the continuous development of society, the level of people’s life and consumption is gradually increasing. There will be more garbage, and the treatment of garbage has become a very important problem. The garbage truck with compression function can compress garbage better. It will greatly solve the garbage problem in the city. The lower-scraper is the main working parts of garbage truck,, which determines the performance of garbage truck. So do some static and dynamic analysis which can provide the basis for the follow-up design to the lower scraper is very important.

This thesis mainly includes finite element modeling, static analysis, dynamic analysis and optimal design. Through adding loads and constraints to the lower-scraper in the static analysis, we can conclude the maximum stress, maximum deformation and stress deformation nephogram of the lower-scraper under different working conditions. In this paper the scraper maximum stress occurs at the junction of the cylinder and the shaft hole. When a large number of garbage press in the scraper, after repeated wear, the junction will occur large damage due to the stress. And it will cause the lower-scraper fail to work, so this part should be checked the reinforced periodically. The maximum deformation is bending at intermediate region. The calculation result of the maximum stress and maximum deformation meets the requirements of design and application basically. Modal analysis concludes free modal and constrained modal. Through the modal analysis, we can get the inherent frequency of the scraper, and the frequency can be avoided in the following design, preventing the scraper from resonating. Optimization design in this paper is based on the original model. Optimize the quality of the lower-scraper and get the impact of the key parts’ parameters on its performance. In the premise of no more than a certain amount of deformation, reduce the thickness of the steel plate, then reduce the lower-scraper’s quality, and save cost and resources.

Keywords: Finite element modeling；Static ansys；Modal ansys；Optimization

目 录

第一章 绪论 1

1.1引言 1

1.2垃圾车的研究现状 1

1.3 有限元分析法的应用现状 2

1.4本文的研究目的和主要研究内容 2

1.5研究方法 3

第二章 有限元、静态分析、动态分析理论及软件介绍 5

2.1有限元理论 5

2.2静态分析理论 6

2.3模态分析理论 7

2.4研究所用软件 8

2.4.1 Solidworks介绍 8

2.4.2 Hypermesh介绍 8

2.4.3 Ansys介绍 8

第三章 下刮板三维建模及有限元建模 11

3.1下刮板三维模型的建立 11

3.2下刮板有限元建模所需考虑的问题 12

3.3 下刮板有限元模型的建立 13

3.3.1几何处理 13

3.3.2网格划分 14

3.3.3单元质量检查 14

3.3.4定义实常数与材料属性 15

第四章 下刮板静态分析与动态分析 16

4.1静力分析理论 16

4.2下刮板受力分析 16

4.3 下刮板所受约束与载荷 17

4.4下刮板模态分析 18

4.5模态分析方法 19

4.6模态分析求解 19

4.6.1自由模态分析 19

4.6.2约束模态分析 20

第五章 优化分析 22

5.1优化介绍 22

5.2下刮板优化设计 22

第六章 结论 25

6.1主要工作总结 25

6.2后续工作分析 25

致谢 27

参考文献（References） 28

工程车下刮板分总成有限元建模及静动态特性分析

绪论

1.1引言

随着社会的不断发展，人们生活水平及消费水平的逐渐提高，将会产生越来越生活垃圾，从而垃圾的处理和堆放便成为一个十分重要的问题。具有压缩和破碎功能的后装压缩式垃圾车日益受到环保部门的普遍欢迎，这种垃圾车与普通的垃圾车相比，优势在于它不只是装载、运输垃圾，同时它还能把垃圾破碎成小块进行压缩，从而使得垃圾的体积得到明显的减少。

后装压缩式垃圾车在我国还未有成熟的发展，所以我们先借鉴日本的后装压缩式垃圾车的模型，对其进行有限元建模和分析，从而对其结构，所受载荷分布等数据进行研究，使其在我国能早日得到极大的应用。下刮板是垃圾车上十分重要的部件，它的作用是完成垃圾的采挖和填装。在填料过程中，其为核心工作部件，通过液压油缸进行驱动，所以其将受到复杂交变载荷的作用，也是结构上容易被破坏的部件。通过有限元建模及静动态分析，我们能够了解到在受到交变载荷时，下刮板内的应力变化情况，从而得知哪些部位的应力最大，哪些部位存在应力集中，在后续的研发制造中，我们就可以对这些部位进行加强，从而使得其不容易受到破坏。

1.2垃圾车的研究现状

同济大学的盛金良、顾炜分别分析垃圾车的五种装载压缩机构，通过对这五种机构的研究，得出这五种机构的复杂性，装载能力的各自优缺点，从而为压缩式垃圾车装载机构的选型提供依据。

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