本文關鍵詞：基于KBE的輕量化橋式起重機模塊化系統(tǒng)研究

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【摘要】：橋式起重機的傳統(tǒng)設計模式是在參考企業(yè)內部現(xiàn)有圖紙基礎上,適當修改一些尺寸參數(shù)然后進行校核計算。這種模式對設計知識缺乏有效地整理而出現(xiàn)很多重復性工作,導致設計周期變長和設計成本增加,所設計出的起重機因有較大的安全系數(shù)導致材料浪費,且難以滿足客戶對產品提出的個性化和多樣性的要求。 為了應對激烈的市場競爭,橋式起重機設計迫切需要運用新的設計理念來縮短產品開發(fā)設計周期,降低產品成本,優(yōu)化產品性能。 在國家科技支撐計劃課題“通用型橋式起重機輕量化設計技術及應用”(課題編號：2011BAF11B02)的資助下,本文對橋式起重機輕量化技術展開了研究。同時將知識工程、計算機輔助設計和模塊化設計技術引入橋式起重機的設計中來,通過建立基于KBE (Knowledge Based Engineering,知識工程)的輕量化橋式起重機模塊化系統(tǒng),將橋式起重機的相關設計知識和經驗運用到橋式起重機的模塊化設計中來,并結合三維建模和有限元分析技術,來實現(xiàn)橋式起重機的設計。本文主要從以下幾個方面進行研究： (1)基于功能原理對橋式起重機進行模塊劃分和模塊綜合,用已有模塊或設計制造少量的模塊在較短時間內組成滿足客戶要求的產品。 (2)研究知識工程在橋式起重機中的應用,總結橋架結構設計計算知識并建立知識庫,編寫橋架設計計算程序重用已有的設計經驗和知識。 (3)確定橋式起重機金屬結構輕量化目標和主梁輕量化技術方案,利用有限元分析軟件ANSYS的優(yōu)化模塊對主梁和端梁進行優(yōu)化設計；主梁優(yōu)化的對象是焊接偏軌箱型主梁,在滿足靜力分析和穩(wěn)定性分析的前提下,以自重最小為目標函數(shù),剛度、強度、整體穩(wěn)定性以及局部穩(wěn)定性為約束條件,對影響主梁自重的9個參數(shù)進行了分級優(yōu)化設計,并以某一型號橋式起重機主梁為例,對優(yōu)化結果進行了分析。 (4)以集成軟件VS.NET為系統(tǒng)開發(fā)平臺,集成三維建模軟件SolidWorks和有限元分析軟件ANSYS,建立基于KBE的輕量化橋式起重機模塊化設計系統(tǒng),系統(tǒng)主要包括總體方案設計系統(tǒng)、輕量化設計系統(tǒng)和模塊化設計系統(tǒng)三部分,并以橋架為例演示了系統(tǒng)運行過程。 本文建立的基于KBE的輕量化橋式起重機模塊化設計系統(tǒng)已在某公司內部得到推廣應用,使用結果表明,該系統(tǒng)能夠縮短產品供貨周期,提高公司在市場中的競爭力。
【關鍵詞】：知識工程 模塊化 輕量化 橋式起重機 優(yōu)化設計
【學位授予單位】：大連理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2013
【分類號】：TH215
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 緒論9-17
• 1.1 課題研究背景和意義9-10
• 1.1.1 課題研究背景9
• 1.1.2 課題研究意義9-10
• 1.2 相關課題的國內外研究現(xiàn)狀10-14
• 1.2.1 橋式起重機研究現(xiàn)狀10-12
• 1.2.2 模塊化設計研究現(xiàn)狀12-13
• 1.2.3 知識工程研究現(xiàn)狀13-14
• 1.2.4 輕量化技術研究現(xiàn)狀14
• 1.3 本文主要研究內容14-17
• 2 模塊化設計及其在橋式起重機中的應用17-25
• 2.1 模塊化設計的概念17
• 2.2 模塊劃分和模塊綜合17-22
• 2.2.1 模塊劃分17-19
• 2.2.2 模塊綜合19-22
• 2.3 模塊化技術在橋式起重機中的應用22-24
• 2.3.1 橋式起重機主參數(shù)的確定22-23
• 2.3.2 橋式起重機的模塊化分23-24
• 2.3.3 橋式起重機的模塊綜合24
• 2.4 本章小結24-25
• 3 知識工程及其在輕量化橋式起重機中的應用25-39
• 3.1 知識工程技術25-28
• 3.1.1 知識獲取26
• 3.1.2 知識表示26-27
• 3.1.3 知識推理27-28
• 3.2 知識工程在橋式起重機設計中的應用28-36
• 3.2.1 橋架技術方案29
• 3.2.2 主梁設計29-32
• 3.2.3 端梁設計32-35
• 3.2.4 附屬結構設計35-36
• 3.3 知識工程在輕量化技術中的應用36-37
• 3.4 知識工程在計算機輔助設計中的應用37-38
• 3.5 本章小結38-39
• 4 輕量化技術及其在橋式起重機中的應用39-49
• 4.1 橋式起重機金屬結構輕量化目標39
• 4.2 橋式起重機輕量化設計方案39
• 4.3 主梁優(yōu)化39-45
• 4.3.1 主梁優(yōu)化設計思路40
• 4.3.2 主梁有限元參數(shù)化模型40-42
• 4.3.3 主梁優(yōu)化數(shù)學模型42-44
• 4.3.4 提取優(yōu)化變量44
• 4.3.5 確定優(yōu)化方法44
• 4.3.6 主梁優(yōu)化實例44-45
• 4.4 端梁優(yōu)化45-48
• 4.4.1 端梁有限元參數(shù)化模型45-46
• 4.4.2 端梁優(yōu)化數(shù)學模型46-47
• 4.4.3 提取優(yōu)化變量和確定優(yōu)化方法47
• 4.4.4 端梁優(yōu)化分析實例47-48
• 4.5 本章小結48-49
• 5 基于KBE的輕量化橋架模塊化系統(tǒng)實例49-54
• 5.1 總體方案設計系統(tǒng)49-50
• 5.2 輕量化設計系統(tǒng)50-51
• 5.3 模塊化設計系統(tǒng)51-54
• 結論54-55
• 參考文獻55-58
• 附錄A 論文中的公式及重要APDL代碼58-63
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表學術論文情況63-64
• 致謝64-65

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本文編號：819809