设计仿真 | Adams进行关键结构通用化设计的工程价值

引言

塔塔日立工程机械有限公司（THCM）作为塔塔汽车公司与日本日立振兴工程机械公司的印度合资企业，专注于提供包括挖掘机、轮式装载机、反铲装载机、压土机、运输搅拌车、自卸卡车、机械起重机、电动平地机和堆垛机在内的机械产品。面对全球新冠疫情带来的订单缩减情况，THCM在追求创造更高价值产品的同时，通过提升运营效率和减少设计支出，持续优化其生产流程。




回转支承通用化设计目标

在这种背景下，THCM对14吨及13吨两种挖掘机的转动轴承进行了通用化设计，以降低成本、缩短开发验证时间，并提高整体运营效率。回转支承作为关键部件，承载着实现上部结构与下部支撑旋转运动及传递载荷的重任。通过优化这一设计，不仅能显著减少产品生产成本，还能提升设计效率与质量。

Adams在产品验证与开发中的应用

Adams作为多体动力学分析工具，通过模拟挖掘机在实际操作过程中的多点载荷工况，为通用化设计提供了有力的支持。其应用包括：

1. 模型创建与建模：使用Adams构建了约束、衬套、驱动及实际力对两种挖掘机模型，并考虑了所有结构件和惯性载荷，确保模型能准确反映物理样机特性。模型中使用直线副与旋转副分别模拟活塞杆端和其它销轴，螺栓与衬套协同工作，同时模型设置接触点模拟履带与地面、铲斗与地面的相互作用。

2. 载荷工况分析：通过对两种极端工况（转动碰撞和释放抓取）进行分析，模拟实旄场景中对转动轴承冲击力的精确估算，为设计提供了核心依据。在转动碰撞工况下，利用转动马达产生的力矩和特定速度模拟铲斗撞击固定块时的强力反作用力；在释放抓取工况下，通过惯性力加载与斗杆伸展、释放过程，评估重力和其他动态力对轴承的影响。

3. 多体模型验证与优化：通过与物理样机测试结果对比，利用Adams仿真技术验证设计方案的应力分布、疲劳寿命和其他性能指标，确保设计满足实际使用要求。优化设计，例如调整螺栓布局以降低最大载荷，实现更均匀的载荷分配，进而提高稳定性与安全性。

成本与时间优化

通用化设计不仅增加了人员成本（转向新的螺栓设计），但在新设计中减重35kg，这体现了在平衡成本与性能优化方面取得的显著成果。初步技术评价显示，通过Adams验证的设计可以在后续阶段中节省过路2万多个潜在设计迭代，有助于推动新产品从研发到生产的快速迭代。

武汉格发信息技术有限公司，格发许可优化管理系统可以帮你评估贵公司软件许可的真实需求，再低成本合规性管理软件许可,帮助贵司提高软件投资回报率，为软件采购、使用提供科学决策依据。支持的软件有: CAD,CAE,PDM,PLM,Catia,Ugnx, AutoCAD, Pro/E, Solidworks ,Hyperworks, Protel,CAXA,OpenWorks LandMark,MATLAB,Enovia,Winchill,TeamCenter,MathCAD,Ansys, Abaqus,ls-dyna, Fluent, MSC,Bentley,License,UG,ug,catia,Dassault Systèmes,AutoDesk,Altair,autocad,PTC,SolidWorks,Ansys,Siemens PLM Software,Paradigm,Mathworks,Borland,AVEVA,ESRI,hP,Solibri,Progman,Leica,Cadence,IBM,SIMULIA,Citrix,Sybase,Schlumberger,MSC Products...