门式起重机关键部件设计及其优化研究

发布时间：2017-06-08 08:02

  本文关键词：门式起重机关键部件设计及其优化研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着中国成为世界最大的装备制造业的工厂,门式起重机在现代生产中起着举足轻重的作用,尤其在桥梁施工现场,港口,厂矿,大型造船厂等大型装备制造企业有着不可替代的作用,由于传统的经验设计存在门式起重机结构质量大和动态性能相对较差,很难满足现代生产的需要,即增加了生产成本又降低了起重机的工作效率,很难满足现代设计的结构合理性和安全可靠性,因此本课题的研究对门式起重机使用寿命有很重要的意义。本文在门式起重机传统设计的前提下,采用现代设计方法与传统设计相结合的方法来实现门式起重机的设计,通过动态仿真与有限元分析,再对其主梁进行校核,通过实验与仿真两种方法对其进行模态分析,避免其共振对门式起重机的影响。主要工作如下:(1)设计门式起重机实验样机的各个关键部件,确定门式起重机的各项技术参数,并将门式起重机的试验样机根据各项技术参数制造出来用于课题的实验与研究。(2)对门式起重机的ADAMS动态仿真分析,通过得到的数据分析出其危险工况,分析其原因以及解决的办法。(3)对门式起重机进行静力学分析,通过动态仿真得到的各个危险工况来对门式起重机进行ANSYS有限元分析,得到其强度和刚度,并将得到刚度和强度进行校核,对其结构进行改进,并对其优化研究。(4)利用ANSYS对门式起重机进行模态分析,提取其不同工况下的共振频率和相应的振型图,对比不同工况下的共振频率和振型图,分析产生的原因。(5)从模态分析理论出发,利用DH-5920动态信号测试分析设备对门式起重机实验样机做模态分析实验,得到实验数据后,再利用DH-5920动态信号测试分析设备自带的DHMA模态分析软件对数据进行处理,加载到建好的模型中,得到门式起重机实际共振频率和相应的振型图,对比真实共振频率和振型图与ANSYS分析软件的虚拟共振频率和振型图,进行动态特性分析。(6)对门式起重机的疲劳寿命进行相关的计算与分析,以断裂力学理论为基础,通过应用Paris公式来实现门式起重机使用寿命的估算,得到总循环次数,最终计算出门式起重机的使用寿命。论文通过对门式起重机动态分析,有限元静力分析,得到其危险工况,并对刚度和强度进行校核和分析其产生的原因,对其结构进行改进和优化,采用模态实验验证了门式起重机有限元分析的正确性,并与ANSYS模态分析结果对比,避免共振对门式起重机使用寿命以及操作人员的影响,以断裂理论为基础,估算其使用寿命。论文的研究成果对门式起重机的设计及生产有一定的实际价值。
【关键词】：门式起重机 动态仿真 有限元 模态 动态特性 疲劳寿命估算
【学位授予单位】：沈阳建筑大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH213.5
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-11
• 第一章 绪论11-17
• 1.1 前言11
• 1.2 国内外起重机发展的现状及研究趋势11-12
• 1.3 门式起重机的结构12-15
• 1.3.1 起重机的主要部件12-13
• 1.3.2 起重机的主要参数13-15
• 1.4 本课题研究的主要内容15-17
• 第二章 门式起重机实验样机的设计17-23
• 2.1 门式起重机的关键结构17
• 2.2 结构设计17-21
• 2.2.1 主梁的各个参数设计17-18
• 2.2.2 支腿的尺寸18
• 2.2.3 小车机构和大车机构设计18-21
• 2.3 本章小结21-23
• 第三章 参数化模型的建立及动态仿真23-33
• 3.1 参数化建模的概念23
• 3.2 模型实现参数化的方法23
• 3.3 pro/E软件的简介23-24
• 3.4 门式起重机建模的基本参数24
• 3.5 门式起重机3维模型的建立24-25
• 3.6 动态仿真25-26
• 3.6.1 动态仿真的概念25
• 3.6.2 ADAMS软件的简介25-26
• 3.6.3 多刚体系统动力学分析26
• 3.6.4 多刚体系统的静力学及线性化分析26
• 3.7 ADAMS动态仿真分析26-27
• 3.8 ADAMS仿真分析27-31
• 3.8.1 门式起重机运行工况27
• 3.8.2 门式起重机的仿真的结果分析27-31
• 3.9 本章小结31-33
• 第四章 门式起重机的有限元分析及优化研究33-44
• 4.1ANSYS软件简介33
• 4.2 门式起重机有限元模型的建立33-41
• 4.2.1 门式起重机中常用结构有限元单元33-34
• 4.2.2 边界约束条件的建立及载荷的施加34-37
• 4.2.3 门式起重机工况(静态)37
• 4.2.4 有限元结果(挠度和强度)的分析与校核37-41
• 4.3 门式起重机主梁结构的改进41-43
• 4.4 本章小结43-44
• 第五章 门式起重机模态分析44-70
• 5.1 模态分析的先关概念44-49
• 5.1.1 模态分析实验44-46
• 5.1.2 模态分析的用途46
• 5.1.3 ANSYS模态提取方法46-47
• 5.1.4 DH-5920态信号测试分析仪及DHMA实验模态分析系统47-49
• 5.2 利用DH-5920及DHMA进行模态分析49-63
• 5.2.1 门式起重机的模态实验过程51-56
• 5.2.2 振动模态结果分析56-63
• 5.3 ANSYS模态结果分析63-67
• 5.3.1 门式起重机的共振频率63
• 5.3.2 门式起重机的振型63-67
• 5.3.3 ANSYS模态分析与DH-5920模态分析结果对比67
• 5.3.4 模态试验结果的分析67
• 5.4 本章小结67-70
• 第六章 门式起重机的疲劳寿命相关分析与计算70-76
• 6.1 疲劳寿命分析70-73
• 6.1.1 疲劳寿命分析的方法70
• 6.1.2 损伤容限设计理论70-73
• 6.2 裂纹扩展寿命的估算73-74
• 6.3 本章小结74-76
• 第七章 总结与展望76-78
• 7.1 结论76-77
• 7.2 展望77-78
• 参考文献78-80
• 作者简介80
• 作者在攻读硕士学位期间发表的学术论文80-82
• 致谢82-83

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