本文關鍵詞：單梁橋式起重機結構分析及優(yōu)化設計

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【摘要】：隨著物流科技的發(fā)展,工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的不斷壯大以及自動化的提高,起重機的重要性越來越得到人們的重視,與此同時,起重機的設計方法也逐漸的從傳統(tǒng)的力學計算方法向現(xiàn)代CAD技術轉(zhuǎn)變發(fā)展。傳統(tǒng)的設計主要采用經(jīng)典力學,進行大量的假設,得出的結果準確性差,強度方面有富余或者結構方面易發(fā)生事故。此外,目前國內(nèi)的CAD技術參差不齊,大多企業(yè)CAD技術僅僅停留在圖紙的設計層面上,力學性能分析還是手工計算,面對橋式起重機的智能化發(fā)展,橋式起重機的設計必須改變傳統(tǒng)的設計方法。 本文首先運用三維建模軟件Solidworks建立了單梁橋式起重機的各個零部件的三維模型,并且定義了相關參數(shù),然后將建立的零部件模型進行裝配,得到單梁橋式起重機的三維模型。 將建立的橋式起重機三維模型進行合理的簡化后,導入ANSYS Workbench有限元分析軟件進行整機的結構力學分析,得出橋式起重機整機的應力分布和變形情況,發(fā)現(xiàn)橋式起重機整機的最大應力出現(xiàn)在主梁和端梁的連接處,并且有應力集中現(xiàn)象,需進行優(yōu)化設計。利用ANSYS Workbench軟件中的Design Exploration模塊對主梁和端梁連接處進行優(yōu)化分析,得出了設計參數(shù)隨目標參數(shù)整機質(zhì)量、體積、最大等效應力以及最大變形量的響應曲面和靈敏度曲線,同時求出了設計參數(shù)的最優(yōu)解,通過對這些最優(yōu)解的合理化整合,得出一組符合要求的解。 最后對優(yōu)化后的單梁橋式起重機進行動力學驗證分析,得出電動葫蘆滿載位于主梁跨中時的固有頻率和振動形態(tài),分析了單梁橋式起重機起升貨物突然離開地面引起橋架的沖擊振動,得出整機最大變形處的垂直位移、速度、加速度的變化情況,驗證了優(yōu)化后單梁橋式起重機的可靠性。
【關鍵詞】：橋式起重機 有限元分析 優(yōu)化設計 模態(tài)分析
【學位授予單位】：太原理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：TH215
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 緒論9-19
• 1.1 課題背景及研究意義9-11
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-16
• 1.2.1 國外起重機的研究現(xiàn)狀及發(fā)展特點11-13
• 1.2.2 國內(nèi)起重機的研究現(xiàn)狀及發(fā)展特點13-16
• 1.3 課題研究內(nèi)容及技術路線16-17
• 1.4 本章小結17-19
• 第二章 單梁橋式起重機靜態(tài)特性分析19-33
• 2.1 基礎理論及方法19-21
• 2.2 單梁橋式起重機三維建模21-24
• 2.2.1 單梁橋式起重機整體結構21
• 2.2.2 單梁橋式起重機三維模型建立過程21-24
• 2.3 有限元模型的建立24-26
• 2.3.1 單梁橋式起重機三維模型簡化25
• 2.3.2 單梁橋式起重機有限元模型的建立25-26
• 2.4 單梁橋式起重機靜態(tài)特性分析26-32
• 2.4.1 靜力學分析模型26-27
• 2.4.2 材料特性27
• 2.4.3 網(wǎng)格劃分27
• 2.4.4 單梁橋式起重機的各種載荷27-28
• 2.4.5 邊界條件的建立28
• 2.4.6 計算結果分析28-32
• 2.5 本章小結32-33
• 第三章 單梁橋式起重機結構優(yōu)化33-43
• 3.1 優(yōu)化設計的基本步驟33-34
• 3.2 優(yōu)化設計的數(shù)學模型34-35
• 3.3 定義優(yōu)化參數(shù)35
• 3.4 優(yōu)化后的結果與分析35-42
• 3.4.1 靈敏度分析35-38
• 3.4.2 最優(yōu)解的確定38-42
• 3.5 本章小結42-43
• 第四章 單梁橋式起重機的模態(tài)分析43-53
• 4.1 模態(tài)分析的基本理論43-45
• 4.1.1 振動基本方程的建立43-44
• 4.1.2 固有頻率和振型44-45
• 4.1.3 模態(tài)分析的基本步驟45
• 4.2 模態(tài)計算結果及分析45-50
• 4.3 固有頻率影響因素分析50-52
• 4.3.1 電動葫蘆所在位置對橋式起重機固有頻率的影響50-51
• 4.3.2 起重量對橋式起重機固有頻率的影響51-52
• 4.4 本章小結52-53
• 第五章 單梁橋式起重機的瞬態(tài)動力學分析53-63
• 5.1 單梁橋式起重機起升過程分析53
• 5.2 貨物起升過程的激勵曲線53-54
• 5.3 求解動力學微分方程54-56
• 5.4 瞬態(tài)動力學分析56-62
• 5.4.1 加載時間對橋式起重機激勵的影響57-60
• 5.4.2 電動葫蘆位置對單梁橋式起重機激勵的影響60-62
• 5.5 本章小結62-63
• 第六章 結論與展望63-65
• 6.1 結論63-64
• 6.2 展望64-65
• 參考文獻65-69
• 致謝69-71
• 附錄 攻讀碩士學位期間所發(fā)表的論文71

【參考文獻】

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本文編號：834580