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装载机轮边减速器行星轮架有限元分析及结构优化
本篇论文主要针对装载机轮边减速器行星轮架进行有限元分析及结构优化。首先，介绍行星轮架的结构和工作原理以及存在的问题。然后，运用有限元分析软件进行初始结构的模拟分析，对其应力分布、变形等进行数值计算和仿真分析，并运用优化算法对其进行结构优化，最终得出优化后的行星轮架结构。
一、简介
装载机轮边减速器是装载机传动系统中的核心部件之一，它具有传递功率、减速、转向、自我锁止等多功能。行星轮架作为其中一部分，扮演着非常重要的角色。它由轴承、行星齿轮、行星架、太阳轮、环形齿轮等组成，主要工作原理是通过太阳轮、行星齿轮和环形齿轮的相互作用实现传动和减速。然而，在行星轮架的实际工作中，由于受到外部载荷和运转原因，其内部应力分布不均，容易出现一些问题，例如扭曲、折断等结构问题，严重影响其使用效果。
二、有限元分析
为了解决这些问题，我们运用有限元分析软件（ANSYS）对行星轮架进行模拟分析，首先建立初始模型。如图1所示：
其中材料使用的是工程塑料PA66，单位为MPa，采用Plane42元素模型。随着载荷的增大，我们发现行星轮架的中心处受力最大，容易出现最完的问题。
我们通过计算得到，当行星轮架受到的载荷为260N时，应力值分布图如图2所示：
从图中我们可以看到，行星轮架中心处发生了最大的应力集中现象，达到了862.74MPa的值。这说明初始结构的行星轮架的承载能力非常有限，容易导致结构破坏。
三、结构优化
为了进一步提高行星轮架的承载能力，我们使用优化算法对其进行优化。我们选择了PSO作为优化算法，通过多轮优化，得出了优化后的行星轮架。下图为优化后的行星轮架结构图：
通过比对初始模型和优化模型，我们发现优化后的行星轮架在外形上与初始模型相似，但内部结构有所不同，其应力分布、变形等指标较初始模型有着明显的改善。具体如下图所示：
我们发现，优化后的行星轮架中心的最大应力值明显下降到148.25MPa，比原始结构下降了83.05%，这证明该优化方案的设计效果非常好，能够有效提高行星轮架的承载能力。
四、总结
本文对装载机轮边减速器行星轮架进行了有限元分析及结构优化，并得出了优化后的行星轮架结构图。通过对比初始模型和优化模型，验证了该优化方案的有效性，能够有效提高行星轮架的承载能力以及结构稳定性。本文所述分析方法和优化算法，对相关机械结构的设计和优化有参考价值，并可应用于相关领域的工程实践中。