本文關(guān)鍵詞：塔式起重機(jī)回轉(zhuǎn)齒圈的有限元分析和優(yōu)化設(shè)計(jì)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著可利用土地資源的日益減少，建筑的高空化是未來建筑發(fā)展的必然趨勢(shì)，塔式起重機(jī)作為大型高空建筑的一個(gè)必不可少的建筑機(jī)械，將承擔(dān)越來越大的作用。塔式起重機(jī)的回轉(zhuǎn)齒圈位于塔式起重機(jī)的回轉(zhuǎn)體部分，在其使用過程中經(jīng)常出現(xiàn)的機(jī)械故障里，回轉(zhuǎn)齒圈的損傷占了很大一個(gè)比例。齒圈作為承載載荷和傳遞動(dòng)力主要承擔(dān)者，影響塔式起重機(jī)的工作性能和穩(wěn)定性，通�；剞D(zhuǎn)齒圈的維修就是更換齒圈，經(jīng)濟(jì)性低，并且齒圈制造周期長(zhǎng)，因而回轉(zhuǎn)齒圈的優(yōu)化設(shè)計(jì)在塔式起重機(jī)工程應(yīng)用中非常有意義。 有限元軟件ANSYS Workbench是一個(gè)多用途的有限元法微處理機(jī)設(shè)計(jì)程序，廣泛應(yīng)用于機(jī)械領(lǐng)域，用它來對(duì)齒圈工作進(jìn)行接觸分析、模態(tài)分析和疲勞分析，再由得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行以及優(yōu)化設(shè)計(jì)，達(dá)到齒圈的最優(yōu)設(shè)計(jì)，減少齒圈工作過程中的損傷，提高回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的工作性能。本課題研究的主要內(nèi)容主要是利用當(dāng)前作用最強(qiáng)大的三維空間建模軟件CATIA對(duì)回轉(zhuǎn)齒圈機(jī)構(gòu)進(jìn)行了詳細(xì)的實(shí)體化建模，再將模型導(dǎo)入有限元軟件ANSYS Workbench中，對(duì)塔式起重機(jī)回轉(zhuǎn)齒圈進(jìn)行靜力學(xué)齒根彎曲分析和齒面接觸分析，著重研究了回轉(zhuǎn)齒圈的工作狀況，，計(jì)算了齒圈的受力情況，在模型網(wǎng)格劃分方法和方式等細(xì)節(jié)上都做出了仔細(xì)的比較，得出了齒根彎曲分析和齒面接觸分析的應(yīng)力—應(yīng)變?cè)茍D，對(duì)傳統(tǒng)的齒根彎曲強(qiáng)度校核和齒面接觸強(qiáng)度校核都做出了參考價(jià)值。課題還對(duì)回轉(zhuǎn)齒圈結(jié)構(gòu)進(jìn)行了模態(tài)分析，得出了各階的主振型和頻率，根據(jù)陣型圖的分析，提出了回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)各方向上的應(yīng)變大小及應(yīng)變趨勢(shì)，這些對(duì)避免回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的共振也是有指導(dǎo)意義的。 最后，依據(jù)齒圈齒根彎曲強(qiáng)度對(duì)回轉(zhuǎn)齒圈進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，針對(duì)回轉(zhuǎn)齒圈齒根部應(yīng)力最大，最有可能發(fā)生損傷的狀況，采用了一種最佳過渡圓角計(jì)算方法，得出了回轉(zhuǎn)齒圈的最佳過渡圓角半徑。通過改變齒圈齒根圓過渡半徑的大小，利用ANSYSWorkbench對(duì)一組齒根過渡圓角進(jìn)行分析驗(yàn)證，確定了計(jì)算方法的準(zhǔn)確性，得到一個(gè)比較好的齒根圓過渡半徑，從而達(dá)到優(yōu)化目的。
【關(guān)鍵詞】：回轉(zhuǎn)齒圈 CATIA ANSYS Workbench 有限元分析 齒根優(yōu)化
【學(xué)位授予單位】：南華大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TH213.3
【目錄】：

• 摘要6-7
• ABSTRACT7-9
• 第一章 緒論9-20
• 1.1 研究背景9
• 1.2 塔機(jī)回轉(zhuǎn)齒圈的工作原理及結(jié)構(gòu)形式9-13
• 1.3 國(guó)內(nèi)外齒圈的研究分析現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)13-17
• 1.3.1 國(guó)外齒圈設(shè)計(jì)發(fā)展?fàn)顩r14
• 1.3.2 國(guó)內(nèi)齒圈設(shè)計(jì)發(fā)展?fàn)顩r14-16
• 1.3.3 齒圈優(yōu)化設(shè)計(jì)的發(fā)展趨勢(shì)16-17
• 1.4 課題來源、研究目的和內(nèi)容17-20
• 1.4.1 課題研究?jī)?nèi)容和方法17-18
• 1.4.2 技術(shù)路線18-19
• 1.4.3 本項(xiàng)目的特色與創(chuàng)新之處19-20
• 第二章 基于 CATIA 的回轉(zhuǎn)齒圈三維參數(shù)化建模20-32
• 2.1 CATIA 軟件簡(jiǎn)介20
• 2.2 圓柱齒圈漸開線的形成原理[16]20-21
• 2.3 齒圈模型的基本參數(shù)及理論計(jì)算公式21-24
• 2.4 繪制齒圈端面齒廓24-28
• 2.5 嚙合齒圈和驅(qū)動(dòng)輪模型的裝配[19-22]28-31
• 2.6 本章小結(jié)31-32
• 第三章 基于 ANSYS Workbench 的回轉(zhuǎn)齒圈靜力學(xué)分析32-51
• 3.1 有限單元法與有限元軟件簡(jiǎn)介32-36
• 3.1.1 有限單元法32-33
• 3.1.2 有限元軟件簡(jiǎn)介33-34
• 3.1.3 有限單元法分析的基本步驟34-36
• 3.2 基于 Workbench 的齒圈齒根彎曲強(qiáng)度靜態(tài)有限元分析計(jì)算36-43
• 3.2.1 模型的前處理36-37
• 3.2.2 材料屬性定義37
• 3.2.3 網(wǎng)格劃分37-39
• 3.2.4 施加載荷和約束39-41
• 3.2.5 結(jié)果分析41-43
• 3.3 基于 ANSYS Workbench 齒圈接觸應(yīng)力靜態(tài)有限元分析計(jì)算43-50
• 3.3.1 接觸問題處理方式43-44
• 3.3.2 接觸概念與算法44-45
• 3.3.3 ANSYS Workbench 中接觸問題分析流程45-47
• 3.3.4 結(jié)果查看以及分析47-50
• 3.4 本章小結(jié)50-51
• 第四章 基于 Workbench Workbench 的回轉(zhuǎn)齒圈模態(tài)分析51-64
• 4.1 模態(tài)分析定義51
• 4.2 回轉(zhuǎn)齒圈結(jié)構(gòu)振動(dòng)分析51-53
• 4.3 模態(tài)分析理論介紹53-55
• 4.3.1 模態(tài)提取方法介紹54-55
• 4.4 模態(tài)分析分析過程55-56
• 4.5 單個(gè)齒圈的模態(tài)分析56-60
• 4.6 齒圈嚙合結(jié)構(gòu)的模態(tài)分析60-63
• 4.7 本章小結(jié)63-64
• 第五章 回轉(zhuǎn)齒圈的優(yōu)化設(shè)計(jì)64-76
• 5.1 齒圈失效形式分析64
• 5.2 齒根過渡最佳圓角的優(yōu)化計(jì)算64-70
• 5.2.1 齒根最佳過渡圓角半徑的數(shù)值計(jì)算方法[44]65-68
• 5.2.2 回轉(zhuǎn)齒圈齒根最佳過渡圓角半徑的計(jì)算68-70
• 5.3 基于 ANSYS Workbench 的最佳過渡圓角半徑的有限元分析70-75
• 5.3.1 最佳齒根過渡圓角的有限元分析70-73
• 5.3.2 一組齒根過渡圓角的有限元分析驗(yàn)證73-75
• 5.4 本章小結(jié)75-76
• 第六章 總結(jié)與展望76-78
• 6.1 總結(jié)76-77
• 6.2 展望77-78
• 參考文獻(xiàn)78-82
• 附錄82-83
• 致謝83

【參考文獻(xiàn)】

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  本文關(guān)鍵詞：塔式起重機(jī)回轉(zhuǎn)齒圈的有限元分析和優(yōu)化設(shè)計(jì)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：399492