斗轮堆取料机俯仰机构优化设计

发布时间：2017-03-26 19:07

  本文关键词：斗轮堆取料机俯仰机构优化设计，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：斗轮堆取料机是一种大型连续式散料处理设备,因其机构动作灵活,对场地的要求相对较低和作业范围广等优点,备受世界各国矿山、冶金和大型码头港口等行业的重视。但是,其针对某个具体项目、客户要求、特殊工况等特定设计制造的特点,斗轮堆取料机的设计研发往往是单件小批量生产。在科学技术日益发展的今天,随着有限元分析、最优化方法、可靠性设计等现代设计方法的广泛应用,对散料输送机械进行结构优化与轻量化设计,就显得尤为迫切与至关重要。能设计出满足客户需求且又经济适用的产品,这对于企业的发展创新具有重要的意义,而对产品的优化设计是实现此目标的主要手段。本文是以DQL800/800.35斗轮堆取料机俯仰机构作为研究对象,通过CAD参数化技术建立了斗轮堆取料机俯仰机构的参数化模型,对其进行了数学模型的建立和MATLAB优化分析,在保证其强度、刚度的前提下,以重量最小为目标函数,解出配重坐标和上部结构铰点的最佳放置方案,从而减轻了俯仰机构的总重量,减少了生产成本。本文主要的研究工作和取得成果如下:1)研究了基于框架的自顶向下的CAD参数化设计理念,并在斗轮堆取料机俯仰机构的CAD参数化设计中得到应用。首先在EXCEL中构建原始设计驱动参数,同时在INVENTOR中构建框架模型,并将原始驱动设计参数与框架模型中的设计参数实现无缝链接与数据通讯;在框架模型的基础上建立三维结构的数字化模型与工程图;这样改变EXCEL中的设计参数就可以直接驱动俯仰机构的三维模型。2)在研究了斗轮堆取料机的结构和设计理论的基础上,根据俯仰机构的结构特点,对其进行数学表达式的建立,设配重位置和上部铰点为未知量,以各个部分满足强度刚度设计要求为约束,列出俯仰机构的几何关系方程式,最终列出上部总重的数学表达式,以总重最小为目标函数,用MATLAB进行运算,调整几何模型,得出最优解,即在保证俯仰机构钢结构的强度和刚度的情况下,合理布置配重和上部结构铰点位置,使俯仰机构受力情况最好,总重最轻,从而达到降低制造成本的目的。3)研究了斗轮堆取料机俯仰机构的结构功能,受力情况及有限元分析和优化的关键技术,利用ANSYS对俯仰机构受力边界条件与材料设置等参数进行前置化处理,将数学模型的最优解值求带入三维模型,进行静力分析校核,进一步验证其优化结果的合理性,证明优化后结构仍能够满足设计和使用要求。本课题的研究成果,可以很好的应用到散料输送机械的设计领域,增加整机的稳定性,大幅度的降低产品生产制造成本,具有较强的工程应用前景。
【关键词】：斗轮机俯仰机构 CAD参数化设计 优化分析 软件平台
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH22
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-17
• 1.1 斗轮堆取料机简介10-13
• 1.2 斗轮堆取料机国内外研究状况13-14
• 1.3 选题意义14-15
• 1.4 本文研究内容15-17
• 第2章 斗轮堆取料机俯仰机构三维参数化设计17-27
• 2.1 参数化CAD设计平台17-19
• 2.1.1 软件平台选择17-18
• 2.1.2 参数化设计流程图18-19
• 2.2 三维参数化数模与工程图技术19-20
• 2.2.1 自顶向下的设计方法19
• 2.2.2 三维参数化数模技术19-20
• 2.2.3 二维工程图参数化技术20
• 2.3 斗轮堆取料机俯仰机构参数化设计案例20-26
• 2.3.1 框架搭建21-22
• 2.3.2 衍生设计信息22-23
• 2.3.3 基于衍生信息进行的零件设计23-24
• 2.3.4 模型的参数化更改24-26
• 2.4 本章小结26-27
• 第3章 俯仰机构数学模型的建立和求解27-39
• 3.1 MATLAB优化设计方法27-30
• 3.2 优化数学模型的建立30-33
• 3.3 基于MATLAB的优化方程组求解33-37
• 3.4 优化成果分析37-38
• 3.5 本章小结38-39
• 第4章 斗轮堆取料机俯仰机构有限元分析39-54
• 4.1 俯仰机构有限元静力分析方案及强度准则39-42
• 4.1.1 俯仰结构有限元静力分析方法39-40
• 4.1.2 强度准则40-42
• 4.2 分析理论基础有限元法简介42-47
• 4.2.1 有限单元法概述42-43
• 4.2.2 有限单元法理论基础43-47
• 4.3 斗轮堆取料机俯仰结构的静态分析47-53
• 4.3.1 俯仰机构的边界处理48-49
• 4.3.2 俯仰结构的刚度计算结果49-53
• 4.4 本章小结53-54
• 结论与展望54-55
• 参考文献55-59
• 致谢59

【参考文献】

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本文编号：269227