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基于有限元分析的挖掘机支重轮优化设计

聪？，黄俊贤？，张嘉伟

林贵堃12,田

1.福建水利电力职业技术学院；2.厦门华厦学院信息与智能机电学院

摘要1支重轮作为挖掘机底盘的重要组成部分，主要起承担机身重量的作用，其可靠性直接影响着行走系统的可

靠性。针对某38t级挖掘机支重轮，采用ANSYS有限元分析软件对其进行应力及应变分析，据此找到受力薄弱处，

提出采用加长轴套的结构优化措施。通过对比优化前后的支重轮有限元分析结果可知，优化后的支重轮最大变形量

减少约5.7%，最大应力降低约10.6%；优化后的轴套最大变形量减少约6%，最大应力降低约22.8%。

关键词：有限元分析；支重轮；挖掘机；底盘

液压挖掘机的行走装置一般主要由“四轮一带”和履产品进行研究对于提高底盘整体力学性能具有重大意

带张紧装置构成。“四轮一带”产品包括：支重轮、驱动轮、义，而支重轮对底盘稳定性具有重大影响4-。本文以某

拖带轮、导向轮和行走履带。其中支重轮的作用是将履带38t级挖掘机支重轮为研究对象，对其进行仿真建模，再

式挖掘机的重量传给地面，并夹持履带，使其不沿横向滑通过ANSYS分析支重轮行走状态时所受应力和变形情

脱，在转弯时迫使履带在地上滑移。挖掘机工作时若遇到况，对其进行优化设计，以提升支重轮整体的结构强度，

崎岖地面，支重轮将经常受到较大冲击，而且履带还经常减少变形量。同时，本文还对优化前后的支重轮仿真结果

处于沙石、尘土之中或者浸泡于泥水之中，因此工作条件进行比照，以此从仿真角度证实此次支重轮优化设计的

十分恶劣。此外，“四轮一带”直接关系到挖掘机的工作有效性。

性能和行走性能，其重量及制造成本占到了挖掘机制造

成本的四分之一，“四轮一带”的年维修费用要占到整机1支重轮三维模型

维修费用的六成之多[2-3]。支重轮机构主要由一根轮转轴、两个支重座和一个

目前“四轮一带”产品平均使用寿命较低，从而影响支重轮体组合而成，轮体通过轴套与轮转轴配合实现行

了挖掘机整机的使用寿命和可靠性，因此,对“四轮一带”走，本文所研究支重轮机构结构简图如图1所示。

*基金项目：福建省教育厅中青年教师教育科研项目（JAT210592）；厦门华厦学院育苗基金

作者简介：林贵堃（1993一），男，福建泉州人，讲师，硕士，研究方向：工程机械设计。

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机械

第55卷|第3期

总第605期

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导人模型

添加材料并进行预处理

划分网格

添加外部条件（约束和载荷）

1.销2.浮封座3.浮动油封4.支重轮体求解分析

本5.轮转

7.0形密封圈

轴6.轴套

图1支重轮机构结构简图图3有限元分析步骤流程图

在SolidWorks中采取1:1的比例进行建模得到所需STEP格式，再导入ANSY