港口移动式高架起重机桁架臂系统设计及优化

发布时间：2017-06-16 02:00

  本文关键词：港口移动式高架起重机桁架臂系统设计及优化，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：港口移动式高架起重机是一种由轮胎式起重机发展而来,具有良好机动性、适用性和经济性等优点的港口多用途起重设备。高架起重机桁架臂系统作为整机的重要组成部分,设计时不仅追求结构性能的优异,而且要求变幅过程中重物水平移动性好、变幅油缸行程及受力设计合理。本文以高架起重机桁架臂系统为研究对象,从解析法和有限元法相结合的角度对高架起重机桁架臂系统的设计与优化进行了研究,论文主要研究工作如下：(1)建立了高架起重机桁架臂系统设计计算模型,分析了臂架受力及典型计算工况,进行了高架起重机桁架臂系统重物水平移动轨迹高度差、油缸伸缩比与油缸力,以及臂架强度、刚度和稳定性理论计算公式的研究。(2)基于Matlab/GUI软件包开发了高架起重机桁架臂系统设计计算软件,利用该软件对640吨·米高架起重机桁架臂系统的铰点和结构尺寸进行了设计计算,获得了桁架臂系统重要设计参数,应用有限元分析软件验证了软件的可行性。(3)分析了不同变幅油缸连接结构类型对高架起重机桁架臂局部结构性能的影响,应用APDL参数化建模软件包,对比分析了多个幅度条件下不同油缸连接结构的静力学特性,设计了有利于提升高架起重机桁架臂结构性能的油缸连接结构型式。(4)针对软件初始设计参数和变幅油缸连接结构的对比分析结果,以降低臂架自重为目标,应用APDL参数化建模软件包,优化了高架起重机桁架臂系统铰点及结构尺寸,在起重性能不变的前提下,优化后臂架自重降低了9.97%。
【关键词】：港口移动式高架起重机 桁架臂 结构设计 优化设计
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U653.921
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 1 绪论8-16
• 1.1 港口移动式高架起重机概述8-11
• 1.1.1 高架起重机发展现状8-11
• 1.1.2 产品特点及发展趋势11
• 1.2 起重机桁架臂设计及优化研究现状11-13
• 1.3 高架起重机桁架臂系统研究现状13-14
• 1.4 课题研究意义及主要内容14-16
• 1.4.1 课题研究的意义14
• 1.4.2 课题研究的主要内容14-16
• 2 高架起重机桁架臂系统设计计算模型16-30
• 2.1 臂架受力分析及计算工况选取18-21
• 2.1.1 臂架受力分析18-21
• 2.1.2 计算工况选取21
• 2.2 重物运动轨迹分析21-23
• 2.3 变幅油缸行程及受力分析23-24
• 2.3.1 油缸行程分析23-24
• 2.3.2 油缸受力分析24
• 2.4 臂架结构性能指标分析24-29
• 2.4.1 臂架强度分析24-26
• 2.4.2 臂架结构稳定性分析26-29
• 2.4.3 臂架刚度分析29
• 2.5 本章小结29-30
• 3 高架起重机桁架臂系统铰点及其结构设计30-49
• 3.1 高架起重机桁架臂系统设计计算软件的开发30-32
• 3.1.1 软件主要功能30-31
• 3.1.2 软件开发流程31-32
• 3.1.3 参数输入界面设计32
• 3.2 高架起重机桁架臂系统铰点布局与结构设计32-48
• 3.2.1 补偿滑轮组铰点位置布局33-35
• 3.2.2 变幅油缸铰点位置布局35-37
• 3.2.3 臂架弦杆节间距设计37-38
• 3.2.4 臂架结构截面尺寸设计38-48
• 3.3 本章小结48-49
• 4 基于参数化模型的高架起重机桁架臂结构分析与优化49-69
• 4.1 高架起重机桁架臂结构参数化模型的建立49-52
• 4.1.1 模型参数变量的确定49
• 4.1.2 模型单元类型的选择49-51
• 4.1.3 模型边界条件的施加51-52
• 4.2 高架起重机桁架臂结构有限元分析52-63
• 4.2.1 油缸连接结构的局部有限元对比分析52-58
• 4.2.2 油缸连接结构的对比分析结果58-59
• 4.2.3 高架起重机桁架臂结构整体有限元分析59-63
• 4.3 高架起重机桁架臂结构优化63-68
• 4.3.1 设计变量的选择64-65
• 4.3.2 状态变量的定义65-66
• 4.3.3 目标函数的建立66
• 4.3.4 优化方法的选择66-67
• 4.3.5 优化结果的分析67-68
• 4.4 本章小结68-69
• 结论69-70
• 参考文献70-72
• 附录A 优化主要代码(APDL)72-74
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况74-75
• 致谢75-76

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