本文關鍵詞：QTZ5010型塔式起重機結構分析與優(yōu)化

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【摘要】：塔機是一種能實現全回轉的起重機器,廣泛用于高層建筑施工領域�，F有的塔機結構的設計主要是采取傳統類比法和靜態(tài)分析法,導致塔機存在著結構自重大、動態(tài)性能差等問題,這也成為塔機事故頻發(fā)的重要原因之一。本文以西安京龍工程機械公司同款塔機改良設計為依托,將QTZ5010型塔機作為研究對象,結合pro/e三維建模技術、有限元分析技術和現代結構優(yōu)化設計理念,對QTZ5010型塔機整機結構進行靜力學分析和動態(tài)研究,發(fā)現現有設計中的不足之處,并運用現代機械優(yōu)化設計先進理論對QTZ5010型塔機起重臂進行合理優(yōu)化,為同型號塔機結構設計與改進提供參考依據。論文主要研究工作如下:(1)借助pro/e軟件對塔機結構進行合理簡化,建立QTZ5010型塔機各結構的三維模型,利用pro/e和ANSYS數據轉換技術,建立塔機結構有限元模型。對三種較為典型工況下該起重機的吊臂結構的靜強度與剛度進行校核,得到應力、應變云圖和最大應力應變位置,為吊臂結構優(yōu)化提供數據參照。(2)對塔機標準節(jié)、塔身、回轉機構以及吊臂等主要結構部件進行約束模態(tài)和自由模態(tài)分析,確定塔機標準節(jié)、塔身、回轉機構以及吊臂等主要結構部件的振動特性,校核了該結構動剛性與強度,并為該型號塔機防共振設計提供依據。(3)采用特征值屈曲分析方法對塔機塔身結構的穩(wěn)定性進行屈曲分析,得到了塔身結構在不同工況下的屈曲載荷和屈曲模態(tài),為該型塔機穩(wěn)定性分析提供參考依據。(4)建立塔機吊臂結構的參數化數學模型,以結構輕量化為目的,選用Sub-Problem法和First-Order法進行迭代求解,得出優(yōu)化結果比優(yōu)化前質量減輕了11.6%的結論。以優(yōu)化后的結構尺寸為基礎,建立優(yōu)化后的吊臂結構有限元模型,在相同工況下進行強度分析,分析結果表明優(yōu)化后的結構尺寸合理。本文通過理論研究,軟件仿真等方法,實現塔機結構強度、剛度、模態(tài)等性能的仿真分析,達到減重309kg的目標,為QTZ5010型塔機結構的改良設計提供參考,降低企業(yè)制造成本,具有良好的經濟效益。
【學位授予單位】：長安大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TH213.3

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