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装载机快换装置的优化设计（硕士学位论文），共85页。
摘要
快换装置作为多功能装载机的关键部件，可使装载机快速换用多种机具，实现一机多用，节约成本，提高工作效率。随着近几年来国际经济和基础建设的迅猛发展，装载机快换装置应用越来越广，作用越来越大，同时对其要求也越来越高。新型方便快捷、安全可靠、可更换多种机具的快换装置的研发将是装载机行业发展的必然趋势。
本文在查阅相关的国内外装载机快换装置资料的基础上，明确了六种典型工作装置受力工况并阐述了外载荷及对称载荷工况时机具及快换装置受力情况的计算方法。在全面调研国内外装载机快换装置，综合对比分析国内外装载机快换装置的基础上，确定了装载机快换装置的设计方案为支架为四铰点、挂钩挂接、销轴锁紧的液控式快换装置。
综合考虑快换装置的强度、几何外形、运动、可靠性约束，以传力比最大为目标函数建立装载机快换装置的数学模型，以 Z30E 型装载机为例，应用 MATLAB 优化工具箱中的 fmincon 函数对装载机快换装置的铰点位置进行优化设计，得到优化前后受力较大两点的力随铰点位置的变化曲线及优化后各铰点应力随铰点位置的变化曲线，分析约束函数对目标函数造成的影响。根据优化所得铰点位置尺寸，应用 solidworks 软件建立带快换装置工作装置的三维模型，并进行仿真分析，得到优化前后受力较大两点随时间的变化曲线，从曲线可看出铲掘联合工况和卸载工况均为危险工况，对其进行结构有限元分析，运行后得到应力和位移分布云图，经验证满足要求，进而为快换装置的优化设计提供了理论依据。
关键词：装载机 快换装置 有限元分析 优化设计

目 录
学位论文独创性声明 I
学位论文使用授权声明 I
摘要 II
ABSTRACT III
创新点摘要 IV
第一章
绪论 1
11 国内外装载机快换装置的研究现状及发展趋势 2
12 装载机快换装置机具及适用范围 4
13 课题研究的内容及意义 8
131 课题研究的内容 8
132 课题提出的理论意义及应用价值 8
14 本章小结 9
第二章 装载机快换装置的理论分析 10
21 装载机快换装置的概论 10
211 装载机快换装置分类及基本结构 10
212 装载机及装载机快换装置的工作过程 11
213 影响快换装置的装载机的主要性能参数 12
22 工作装置受力分析 13
221 工作装置典型作业工况 13
222 外载荷的计算 14
223 对称载荷工况计算 17
23 本章小结 20
第三章 装载机快换装置的设计 21
31 设计要求 21
32 快换装置的驱动方式的选择 21
33 快换装置结构设计方案分析 22
331 典型的支架铰接孔结构 22
332 典型的挂接方式 23
333 典型的锁紧方式 24
334 典型的杠杆连杆机构 26
34 装载机快换装置液压系统工作原理 28
35 本章小结 28
第四章 装载机快换装置的优化设计 29
41 装载机快换装置优化设计方法
42 快换装置优化的数学模型 30
421 确定目标函数 30
422 确定设计变量 31
423 确定约束条件 31
424 建立数学模型 33
43 装载机快换装置优化实例及结果分析 35
431 优化实例的选择 35
432 快换装置优化过程 36
433 快换装置优化的结果及分析 37
44 小结 49
第五章 装载机快换装置仿真及结构有限元分析 50
51 带快换装置装载机工作装置运动学仿真 50
511 实体建模 50
512 仿真平台 51
513 干涉检验 51
514 仿真工况 52
515 仿真结果 54
52 快换装置有限元分析 59
521 单元选取及网格划分 60
522 加载及约束处理 60
523 有限元分析过程及结果分析 60
53 本章小结 63
结论 64
参考文献 65
发表文章 68
致 谢 69