本文關(guān)鍵詞：大型牙輪鉆機(jī)履帶架結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)研究

  更多相關(guān)文章： 履帶架 動(dòng)力學(xué)仿真 拓?fù)鋬?yōu)化方法 尺寸優(yōu)化 靜力學(xué)分析

【摘要】：履帶行走裝置不僅承載能力大、接地比壓小,而且對(duì)土壤有較強(qiáng)附著能力,被廣泛應(yīng)用在工程機(jī)械領(lǐng)域。履帶架作為履帶行走裝置的關(guān)鍵部件,同時(shí)起著支承與連接作用,關(guān)系著整機(jī)的行走性能,而且其重量及制造成本所占比重較大,因此,有必要對(duì)履帶架結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化。目前對(duì)于履帶架的設(shè)計(jì)方法主要是以同類產(chǎn)品為藍(lán)本進(jìn)行初步設(shè)計(jì),再通過有限元法對(duì)結(jié)構(gòu)性能進(jìn)行校核,根據(jù)有限元計(jì)算結(jié)果對(duì)不滿足性能要求的地方進(jìn)行改進(jìn)直到滿足要求,按這種思路設(shè)計(jì)出來的履帶架其結(jié)構(gòu)形式基本固定,設(shè)計(jì)過程需要不斷進(jìn)行繁雜的重復(fù)性工作,而且未必能夠找到最優(yōu)的履帶架結(jié)構(gòu)。本文結(jié)合拓?fù)鋬?yōu)化及尺寸優(yōu)化方法優(yōu)化履帶架結(jié)構(gòu)。首先基于履帶架結(jié)構(gòu)的性能要求找到履帶架設(shè)計(jì)域內(nèi)材料的最佳分布形式,獲得最優(yōu)的載荷傳遞路徑,并在此基礎(chǔ)上對(duì)拓?fù)鋬?yōu)化后的履帶架結(jié)構(gòu)進(jìn)行尺寸優(yōu)化,最大限度地提高材料利用率,在保證結(jié)構(gòu)性能的前提下獲得更加合理、輕量化的履帶架結(jié)構(gòu)。論文主要研究?jī)?nèi)容如下:(1)介紹牙輪鉆機(jī)履帶行走裝置結(jié)構(gòu)特點(diǎn),在多體系統(tǒng)仿真軟件Recur Dyn中建立履帶行走裝置的虛擬樣機(jī)模型,并進(jìn)行動(dòng)力學(xué)仿真,分析履帶裝置的行走性能,基于動(dòng)力學(xué)仿真結(jié)果,分析水平勻速直線行駛、單側(cè)制動(dòng)轉(zhuǎn)向及爬坡三種典型工況下履帶架的受力情況,為后續(xù)履帶架結(jié)構(gòu)優(yōu)化做準(zhǔn)備。(2)針對(duì)牙輪鉆機(jī)履帶架的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),確定拓?fù)鋬?yōu)化方案,在優(yōu)化軟件Opti Struct中建立履帶架拓?fù)鋬?yōu)化的有限元模型,以設(shè)計(jì)域的單元相對(duì)密度為設(shè)計(jì)變量,以總體應(yīng)變能最小為目標(biāo),完成單工況下履帶架拓?fù)鋬?yōu)化。(3)基于單工況優(yōu)化參數(shù)的設(shè)置,求解履帶架多工況優(yōu)化模型,得到履帶架設(shè)計(jì)域的最優(yōu)材料分布形式,并基于拓?fù)鋬?yōu)化結(jié)果重新建立履帶架模型,為后續(xù)履帶架結(jié)構(gòu)的尺寸優(yōu)化提供合理的初始條件。(4)以基于拓?fù)鋬?yōu)化結(jié)果建立的履帶架結(jié)構(gòu)為研究對(duì)象,以履帶架關(guān)鍵部件板厚為設(shè)計(jì)變量,以履帶架體積最小化為目標(biāo)進(jìn)行尺寸優(yōu)化,綜合3種工況下的優(yōu)化結(jié)果確定板厚值。(5)基于拓?fù)鋬?yōu)化及尺寸優(yōu)化的最終結(jié)果,建立優(yōu)化后履帶架模型,并通過靜力學(xué)分析與模態(tài)分析來研究?jī)?yōu)化前后履帶架結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能及動(dòng)態(tài)特性。
【關(guān)鍵詞】：履帶架 動(dòng)力學(xué)仿真 拓?fù)鋬?yōu)化方法 尺寸優(yōu)化 靜力學(xué)分析
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TD421.3
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第1章 緒論9-15
• 1.1 牙輪鉆機(jī)簡(jiǎn)要介紹9-10
• 1.2 結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法研究現(xiàn)狀10-12
• 1.3 論文研究目的和意義12-13
• 1.4 論文主要研究?jī)?nèi)容13-15
• 第2章 基于動(dòng)力學(xué)仿真的履帶架受力分析15-39
• 2.1 牙輪鉆機(jī)履帶行走裝置結(jié)構(gòu)特點(diǎn)15-17
• 2.2 RecurDyn建立履帶行走裝置虛擬樣機(jī)17-22
• 2.3 典型工況下履帶裝置動(dòng)力學(xué)仿真22-38
• 2.3.1 水平勻速直線行駛工況22-30
• 2.3.2 單側(cè)制動(dòng)轉(zhuǎn)向工況30-34
• 2.3.3 爬坡工況34-38
• 2.4 本章小結(jié)38-39
• 第3章 多載荷工況下履帶架拓?fù)鋬?yōu)化39-53
• 3.1 拓?fù)鋬?yōu)化軟件HyperWorks介紹39-40
• 3.2 優(yōu)化方案的確定及優(yōu)化模型的建立40-44
• 3.2.1 履帶架拓?fù)鋬?yōu)化方案確定40-41
• 3.2.2 拓?fù)鋬?yōu)化模型的建立41-44
• 3.3 單一工況履帶架拓?fù)鋬?yōu)化44-48
• 3.3.1 水平勻速直線行駛工況履帶架優(yōu)化結(jié)果分析44-46
• 3.3.2 轉(zhuǎn)彎工況外側(cè)履帶架優(yōu)化結(jié)果分析46-47
• 3.3.3 爬坡工況履帶架優(yōu)化結(jié)果分析47-48
• 3.4 多工況下履帶架拓?fù)鋬?yōu)化48-52
• 3.4.1 多目標(biāo)優(yōu)化方法48-49
• 3.4.2 多工況下履帶架拓?fù)鋬?yōu)化49-51
• 3.4.3 基于拓?fù)鋬?yōu)化結(jié)果重建履帶架模型51-52
• 3.5 本章小結(jié)52-53
• 第4章 基于拓?fù)鋬?yōu)化結(jié)果的履帶架尺寸優(yōu)化53-65
• 4.1 基于拓?fù)鋬?yōu)化結(jié)果的履帶架尺寸優(yōu)化53-57
• 4.1.1 尺寸優(yōu)化模型的建立53-55
• 4.1.2 尺寸優(yōu)化結(jié)果分析55-57
• 4.2 優(yōu)化前后履帶架結(jié)構(gòu)的靜態(tài)、動(dòng)態(tài)特性分析57-63
• 4.2.1 履帶架結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、剛度對(duì)比分析58-61
• 4.2.2 優(yōu)化后履帶架結(jié)構(gòu)的模態(tài)分析61-63
• 4.3 本章小結(jié)63-65
• 第5章 結(jié)論與展望65-67
• 5.1 結(jié)論65-66
• 5.2 展望66-67
• 參考文獻(xiàn)67-71
• 作者簡(jiǎn)介及科研經(jīng)歷71-72
• 致謝72

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1052529