大宽度大厚度稳定土摊铺机桁架结构有限元分析及优化

发布时间：2017-07-13 20:17

  本文关键词：大宽度大厚度稳定土摊铺机桁架结构有限元分析及优化

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【摘要】：本文以某公司设计的大宽度大厚度稳定土摊铺机为研究对象,分析其结构特点,并在其最大的摊铺宽度和摊铺厚度下,对摊铺不同类型的稳定土混合料进行了工作阻力的分析和计算,根据对计算结果的比较得出摊铺石灰土时摊铺机的工作阻力最大。以最大摊铺宽度和厚度下摊铺石灰土作为极限工况,对大宽度大厚度稳定土摊铺机桁架结构进行受力分析,为桁架结构的强度分析提供基础。论文基于ANSYS对桁架机身采用梁单元建立有限元模型,对其结构进行有限元分析分析。基于Solidworks建立牵引架和计量摊铺板的模型,将所建模型导入ANSYS中进行有限元分析。其中对牵引架分直线行驶和转向行驶两种工况进行有限元分析。有限元分析的结果表明:桁架机身整体的刚度和强度满足设计要求,而桁架机身位于中间部分杆件的应力较许用应力有较大的裕度值,可对机身中间位置杆件进一步优化;对于牵引架在直线行驶工况下刚度和强度满足要求,而在转向工况下以最大转向角转向时其最大应力接近许用应力,且变形较大,需对牵引架进行结构改进以满足强度和刚度要求;摊铺板的强度和刚度满足工作要求。根据对大宽度大厚度稳定土摊铺机桁架机身有限元分析,在ANSYS中建立参数化模型,以桁架机身的体积为目标对桁架机身中间部分杆件进行尺寸优化。经过优化后的桁架机身的重量较优化前减轻了19%。根据牵引架的受力变形情况对其进行结构改进,改进后的牵引架在最大转向角的工况下,最大应力和最大变形均满足要求。论文还对大宽度大厚度稳定土摊铺机整个桁架结构优化前和优化后分别进行了模态分析,为其工作过程中避免共振提供了依据。
【关键词】：大宽度大厚度 摊铺机 桁架结构 有限元分析 优化设计
【学位授予单位】：长安大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U415.521
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第一章 绪论8-15
• 1.1 研究背景8-10
• 1.2 稳定土摊铺机国内外研究状况10-12
• 1.2.1 国内稳定土摊铺机研究现状10-11
• 1.2.2 国外稳定土摊铺机研究现状11
• 1.2.3 工程机械结构有限元分析与优化现状11-12
• 1.3 课题的研究意义12-13
• 1.4 课题的主要内容13-15
• 第二章 大宽度大厚度稳定土摊铺机结构及摊铺工艺分析15-25
• 2.1 大宽度大厚度稳定土摊铺机结构组成特点15-20
• 2.1.1 稳定土摊铺机结构组成及特点15-16
• 2.1.2 稳定土摊铺机结构16-19
• 2.1.3 稳定土摊铺机桁架结构19-20
• 2.2 大宽度大厚度稳定土摊铺机特点20-21
• 2.3 大宽度大厚度摊铺机工作原理及摊铺工艺21-24
• 2.3.1 稳定土摊铺机工作原理21-22
• 2.3.2 稳定土摊铺机摊铺工艺22-24
• 2.4 本章小结24-25
• 第三章 大宽度大厚度稳定土摊铺机阻力计算及结构静力学分析25-58
• 3.1 路面基层稳定类混合料的分类25-26
• 3.2 大宽度大厚度稳定土摊铺机阻力分析26-38
• 3.2.1 大宽度大厚度稳定土摊铺机阻力分析26-28
• 3.2.2 大宽度大厚度稳定土摊铺机工作阻力分析28-38
• 3.3 大宽度大厚度稳定土摊铺机总的工作阻力计算38-47
• 3.3.1 摊铺石灰土总的阻力计算39-41
• 3.3.2 摊铺石灰砂砾土总的阻力计算41-44
• 3.3.3 摊铺石灰碎石土总的阻力计算44-47
• 3.4 大宽度大厚度稳定土摊铺机牵引力平衡分析47
• 3.5 大宽度大厚度稳定土摊铺机结构静力学分析47-57
• 3.5.1 稳定土摊铺机整机结构静力学分析47-50
• 3.5.2 稳定土摊铺机桁架结构静力学分析50-57
• 3.6 本章小结57-58
• 第四章 大宽度大厚度稳定土摊铺机桁架结构有限元分析58-72
• 4.1 有限元法理论分析58
• 4.2 稳定土摊铺机桁架机身有限元分析58-62
• 4.2.1 桁架机身模型建立59-60
• 4.2.2 桁架机身仿真结果分析60-62
• 4.3 稳定土摊铺机牵引桁架结构有限元分析62-67
• 4.3.1 直线行驶牵引桁架结构有限元分析62-65
• 4.3.2 转向行驶牵引桁架结构有限元分析65-67
• 4.4 稳定土摊铺机摊铺装置有限元分析67-69
• 4.5 桁架机身模态分析69-70
• 4.5.1 模态分析理论基础69
• 4.5.2 模态分析结果69-70
• 4.6 本章小结70-72
• 第五章 大宽度大厚度稳定土摊铺机桁架结构的优化及改进72-81
• 5.1 优化设计理论72-73
• 5.1.1 ANSYS优化设计概念72
• 5.1.2 优化设计方法和步骤72-73
• 5.2 桁架机身优化73-77
• 5.2.1 桁架机身优化问题阐述73-74
• 5.2.2 桁架机身ANSYS优化74-77
• 5.3 优化结果分析77
• 5.4 牵引架结构改进77-79
• 5.4.1 牵引架结构改进方案77-78
• 5.4.2 改进后的牵引架结构受力分析78-79
• 5.4.3 改进后的牵引架结构有限元分析79
• 5.5 优化后模态分析79-80
• 5.6 本章小结80-81
• 结论与展望81-83
• 结论81-82
• 展望82-83
• 参考文献83-86
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果86-87
• 致谢87

【参考文献】

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本文编号：538267