动臂是挖掘机的关键部件,也是主要承力部件。在施工过程中,动臂常常受到复杂的瞬态冲击载荷,造成其结构出现裂纹或强度、刚度超出范围,而动臂强度、刚度是否满足要求将直接影响挖掘机的工作安全。因此,很好的全面了解动臂在工作过程中承载时的应力、应变水平、振动频率和刚度、强度分布情况,发现薄弱环节和过剩部分,然后在此基础上对动臂进行优化设计,对于我们改进动臂结构具有十分重要的作用。本论文出于新型挖掘机研发的需要,以韩国“现代”某型号挖掘机动臂为研究对象,以有限元和机械动力学为理论基础,利用Pro/MECHANICA和ANSYS对挖掘机动臂结构进行动力数值仿真研究及优化设计。主要研究工作如下:(1)根据挖掘机动臂的实际结构尺寸,利用三维建模软件Pro/ENGINEER建立动臂的实体模型。(2)利用Pro/MECHANIACA对动臂在不同工况下进行强度校核。(3)利用Pro/MECHANIACA和ANSYS对动臂进行模态分析、瞬态动力学分析和谐响应分析,得到其固有频率和振型,分析出动臂在瞬态激励下的应力应变情况,得到可靠的分析参数。(4)对挖掘机动臂进行应力应变及振动测试试验得出数据,与有限元分析数据相比较,验证有限元分析的可靠度,得出相应的结论。(5)利用Pro/MECHANIACA对动臂模型进行灵敏度分析和优化设计,得到优化模型。随着计算机技术和数值分析方法的发展,有限元法在结构分析中得到广泛应用,取得了令人瞩目的成果,已成为现代机械产品设计的一个重要工具。在工程机械的有限元分析中,一般较多利用ANSYS或其他常用有限元软件,而利用Pro/MECHANICA的比较少,特别是将Pro/MECHANICA和ANSYS两种软件结合起来分析的,更是不多见,本文做了一个较好的尝试。