履带式大型宽幅摊铺机结构优化与可靠性设计

发布时间：2017-09-30 05:24

  本文关键词：履带式大型宽幅摊铺机结构优化与可靠性设计

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【摘要】：在高速公路和高等级公路的施工过程中,传统摊铺机在摊铺过程中造成的“不平”和“离析”问题一直影响路面的质量和寿命。为适应工程应用需求,一种新型大功率、大宽度、高精度、高效节能、抗“离析”摊铺机成为当前国内外摊铺机行业研发的重点。由于技术基础薄弱,目前我国的高端大型摊铺机市场均被国际知名品牌垄断。基于上述背景,为了给大型摊铺机的生产设计提供一些结构优化与可靠性设计的理论支持与方法借鉴,充实国内摊铺机产业生产与设计的相关理论,依托于江苏省科技支撑计划,本文通过动力学特性和静力学特性相结合的设计思路,从减振降噪提升其可靠性的角度,提出摊铺机结构的一些改进方案,同时对其可靠性进行相关分析。论文的主要研究内容包括以下几部分：1.建立大型摊铺机车架的有限元模型,通过对其进行模态仿真分析,得到其主要的模态振型及固有频率,并进一步通过车架模态实验验证摊铺机车架模型的准确性。2. 以动态刚度为目标函数进行结构优化,静态刚度和强度进行校验的综合结构设计方法,对摊铺机车架进行灵敏度分析获得其结构薄弱部分,并利用拓扑优化及尺寸优化的设计手段,以轻量化作为设计目标,对摊铺机车架结构进行参数优化设计,从而提出车架优化方案,提高其刚度。最终的优化方案在摊铺机车架整体质量减少3%的情况下,其1阶和2阶固有频率得到了明显的提高。3. 以软件分析和硬件测试为基础,对动力总成隔振器的隔振性能进行评价,通过MATLAB软件编程,以提高隔振系统的解耦率为优化目标,对摊铺机动力总成悬置系统的各隔振器进行刚度值的优化匹配,然后进行形状和尺寸的设计,并最终得到可行的动力总成隔振器设计方案。4.建立摊铺机整机系统的有限元模型,分析静载工况下整机的应力应变分布情况及整车刚度,并对整车进行疲劳寿命分析,评价可靠性。
【关键词】：车架 模态分析 灵敏度分析 拓扑优化 刚度优化匹配 整机 可靠性
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U415.521
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第一章 绪论9-14
• 1.1 研究背景及意义9-10
• 1.1.1 摊铺机基本工作原理9
• 1.1.2 研究背景及意义9-10
• 1.2 国内外研究现状10-13
• 1.3 研究内容及方法13-14
• 第二章 车架模态分析及优化设计14-26
• 2.1 模态分析相关理论14-15
• 2.1.1 有限元法基本理论14
• 2.1.2 模态分析基本理论14-15
• 2.2 车架有限元模型建立15-17
• 2.3 车架模态仿真分析17-18
• 2.4 车架模态试验18-21
• 2.5 车架轻量化设计21-25
• 2.5.1 灵敏度分析21-22
• 2.5.2 拓扑优化22-25
• 2.6 小结25-26
• 第三章 动力总成悬置系统隔振器设计26-51
• 3.1 动力学分析理论基础26-31
• 3.1.1 机械振动学分析介绍26-29
• 3.1.2 隔振理论29-30
• 3.1.3 ADAMS软件简介30-31
• 3.2 动力学模型的建立及分析31-38
• 3.2.1 初始参数的确立31-32
• 3.2.2 动力学模型建立及计算32-37
• 3.2.3 隔振系统动力学分析37-38
• 3.3 隔振器设计38-50
• 3.3.1 隔振器性能测试实验及分析38-45
• 3.3.2 隔振器刚度值优化匹配45-47
• 3.3.3 隔振器具体设计及校验47-50
• 3.4 小结50-51
• 第四章 整车动静力学特性与可靠性分析51-60
• 4.1 整车动态性能分析51-53
• 4.2 整车静态性能分析53-54
• 4.3 疲劳寿命分析54-59
• 4.3.1 疲劳累积损伤理论54-55
• 4.3.2 整车疲劳分析及结果55-58
• 4.3.3 整车疲劳寿命结果58-59
• 4.4 小结59-60
• 第五章 总结60-62
• 5.1 全文总结60
• 5.2 研究展望60-62
• 致谢62-63
• 参考文献63-65

【参考文献】

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本文编号：946392