【摘要】： 隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展,鐵道線路結(jié)構(gòu)和機(jī)車車輛逐步向高速重載化方向發(fā)展,這對(duì)大型養(yǎng)路機(jī)械的技術(shù)要求愈來(lái)愈高。相應(yīng)的,在機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中,對(duì)大型養(yǎng)路機(jī)械的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度尤其是承載的主要關(guān)鍵部件底架的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度也提出了更高的要求,底架的結(jié)構(gòu)性能對(duì)整車的性能有著重要影響。所以底架的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度分析是大型養(yǎng)路機(jī)械設(shè)計(jì)和開發(fā)過程中相當(dāng)重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。 采用有限元分析技術(shù)對(duì)車輛底架進(jìn)行工程分析是車輛機(jī)械設(shè)計(jì)領(lǐng)域重要的研究課題之一。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,有限元模擬越來(lái)越成為解決底架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問題的重要手段。通過數(shù)值模擬,可以全面地了解底架在各個(gè)工況下的應(yīng)力、應(yīng)變分布及振動(dòng)頻率,給設(shè)計(jì)者提供結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的科學(xué)依據(jù),從而提高設(shè)計(jì)質(zhì)量,縮短設(shè)計(jì)周期和降低設(shè)計(jì)成本。 本文以鐵路大型養(yǎng)路機(jī)械之一的某型號(hào)散料自動(dòng)裝卸運(yùn)輸車的底架為研究對(duì)象,結(jié)合該底架的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和總體設(shè)計(jì)要求,應(yīng)用通用有限元軟件ANSYS,建立了底架的有限元分析模型。在此模型的基礎(chǔ)上首先進(jìn)行了靜態(tài)性能分析,分別采用梁?jiǎn)卧蜌卧獙?duì)底架進(jìn)行離散,并簡(jiǎn)要對(duì)比了梁?jiǎn)卧蜌卧母髯詢?yōu)劣性,并以殼單元作為最終選擇的單元類型進(jìn)行底架的有限元計(jì)算分析,得出了底架的靜強(qiáng)度計(jì)算結(jié)果以及散料自動(dòng)裝卸運(yùn)輸車在最大聯(lián)掛速度行駛、滿載快速傳料輸送、緊急制動(dòng)三種典型工況下的動(dòng)強(qiáng)度計(jì)算結(jié)果。通過對(duì)應(yīng)力、應(yīng)變?cè)茍D分析得出了底架強(qiáng)度略有不足的分析結(jié)論,為后續(xù)結(jié)構(gòu)改進(jìn)提供了必要依據(jù)。同時(shí),本文還建立了底架動(dòng)態(tài)有限元模型,分析得出了底架的約束模態(tài)和自由模態(tài),得到了底架前十階固有頻率及振型,分析結(jié)果(特別是第一階固有頻率)為后續(xù)進(jìn)一步的改進(jìn)工作奠定了基礎(chǔ)。 本文還建立了底架鋼結(jié)構(gòu)梁的應(yīng)力、應(yīng)變測(cè)試系統(tǒng),通過對(duì)比分析試驗(yàn)手段得到的測(cè)試點(diǎn)的應(yīng)力值與有限元仿真結(jié)果,可知二者數(shù)據(jù)基本吻合,從而表明文中建立的底架有限元模型是合理的,分析結(jié)果是正確的,說明有限元計(jì)算方法是有效的和可靠的,所得結(jié)果可用于指導(dǎo)底架設(shè)計(jì)的改進(jìn)和性能分析。參照有限元計(jì)算結(jié)果,針對(duì)底架的動(dòng)強(qiáng)度不足問題對(duì)其結(jié)構(gòu)做了相應(yīng)的改進(jìn),提出了合理、有效的改進(jìn)方案,使危險(xiǎn)工況下的應(yīng)力值大幅下降,并使得底架的動(dòng)態(tài)性能也有所改善,滿足了廠方對(duì)散料自動(dòng)裝卸運(yùn)輸車底架較高的強(qiáng)度要求。
【圖文】：

2.1散料自動(dòng)裝卸運(yùn)輸車結(jié)構(gòu)概述散料自動(dòng)裝卸運(yùn)輸車的基本結(jié)構(gòu)是由X3TEU型長(zhǎng)大集裝箱平車、物料儲(chǔ)運(yùn)箱、旋轉(zhuǎn)拋料機(jī)構(gòu)和驅(qū)動(dòng)電機(jī)等組成，如圖2.1所示。其中長(zhǎng)大集裝箱平板車承載著物料儲(chǔ)運(yùn)箱、旋轉(zhuǎn)拋料機(jī)構(gòu)以及驅(qū)動(dòng)電機(jī)等全部構(gòu)件和全部負(fù)載。由于平板車是直接選用標(biāo)準(zhǔn)的鐵路平板車，其性能和強(qiáng)度易于保證;而位于其上的物料儲(chǔ)運(yùn)箱結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且全部物料承裝在物料儲(chǔ)運(yùn)箱中，并由其內(nèi)部的鏈條式傳送帶將物料傳送至拋料機(jī)構(gòu)，而鏈條式傳送帶附著在物料儲(chǔ)運(yùn)箱底架上，底架是由九根橫梁和三根縱梁組成，結(jié)構(gòu)和受力都較為復(fù)雜，因此底架的強(qiáng)度問題就成為散料自動(dòng)裝卸運(yùn)輸車結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵問題。圖2.1散料自動(dòng)裝卸運(yùn)輸車外觀2.1.1底架設(shè)計(jì)的基本要求底架的功用是作為物料承載基體，承受物料載重以及物料傳送過程中傳給底架的各種力和力矩。在進(jìn)行底架設(shè)計(jì)時(shí)，，必須使其滿足以下的基本要求:(l)具有足夠的強(qiáng)度，保證散料裝卸運(yùn)輸車在任何工況下，底架的主要零部件不因受力而破壞。(2)具有足夠的抗彎剛度

圖2.2整車參數(shù)圖(3)底架縱、橫梁截面形狀及尺寸[‘7]鋼的材料為冷拔無(wú)縫異型鋼管，通過焊接而成(GB/T3094一1982)，16Mn屬于低合金結(jié)構(gòu)鋼，具有良好的綜合力學(xué)性能、低溫沖擊韌度、冷沖壓、切削加工性、焊接性能等;該鋼在熱軋或正火狀態(tài)下使用，正火狀態(tài)具有較好塑性、沖擊韌性、冷壓成形性能。廣泛用于受動(dòng)載荷作用的焊接結(jié)構(gòu)，如橋梁、車輛、船舶、管道、鍋爐、大容器、油罐、重載機(jī)械設(shè)備、礦山機(jī)械、電站、廠房結(jié)構(gòu)、一40℃的低溫壓力容器等。其力學(xué)特性見表2.2:表2.216Mn力學(xué)特性牌牌號(hào)號(hào)抗拉強(qiáng)度度屈服點(diǎn)點(diǎn)伸長(zhǎng)率率
【學(xué)位授予單位】：昆明理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2008
【分類號(hào)】：TH242

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2664578