四连杆门座起重机变幅机构齿轮齿条动力学分析

发布时间：2017-05-25 13:12

  本文关键词：四连杆门座起重机变幅机构齿轮齿条动力学分析，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：四连杆门座起重机是广泛应用于港口、制造工厂等需要进行装卸、安装作业场合的大型机械。变幅机构是门座起重机最重要的工作机构之一，通过变幅机构能够实现货物水平位移，扩大起重机的作业范围。门座起重机有多种变幅方式，齿轮齿条变幅是最常用的一种型式，在变幅过程中，齿轮齿条受到外力的大小和方向是不断变化的，由此造成齿轮齿条啮合情况恶劣，且安装误差对其啮合状况有着重大影响，现在对于齿轮、齿条强度校核主要以静强度校核的方式，对于动态变化力产生的影响，主要以添加动态系数的方式来考虑，这样计算的结果不太准确，也不能表现齿轮、齿条在变幅过程中的应力变化情况。本文以安装中的变幅齿轮、齿条齿侧间隙及变幅齿轮驱动函数为变量，，研究变幅机构齿轮齿条的动态接触力。主要内容包括： （1）分析门座起重机变幅机构各部件的工作原理，建立变幅齿轮、齿条啮合力动力学模型，分析啮合力的激励因素； （2）通过三维软件SOLIDWORKS建立四连杆门座起重机三维模型结合ADAMS，对变幅系统进行刚体动态分析，得到不同激励下变幅齿轮与齿条间的动态接触力曲线； （3）在ADAMS中建立变幅臂架柔性体模型，对四连杆门座起重机的变幅过程进行刚柔耦合分析，得到在刚柔耦合状态不同激励下，变幅齿轮、齿条啮合动态力曲线及柔性体应力变化云图； （4）在ANSYS/LS-DYNA环境中，对变幅齿轮、齿条有限元模型进行加载与求解，得到齿轮与齿条随时间变化的应力云图及齿轮、齿条接触力曲线图。 本文以变幅齿轮、齿条齿侧间隙及变幅齿轮起、制动驱动函数为变量，研究变幅齿轮、齿条在啮合过程中的动态力参数与应力变化过程，为以后选取起、制动方式及齿侧间隙提供依据，提高安装精度，减变幅变幅齿轮、齿条冲击，提高其使用寿命，具有实际应用意义。
【关键词】：门座起重机 变幅机构 虚拟样机 齿轮齿条
【学位授予单位】：武汉理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TH213.4;TH132.41
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 绪论8-17
• 1.1 课题研究背景8-9
• 1.2 课题研究意义9-10
• 1.3 国内外动态10-15
• 1.4 课题研究的主要内容15-17
• 第2章 变幅系统齿轮齿条动力学模型17-29
• 2.1 齿轮齿条动力学模型18-23
• 2.1.1 啮合力动力学模型18-22
• 2.1.2 齿轮啮合动态激励22-23
• 2.2 MQ1630 门座起重变幅机构齿条力计算23-27
• 2.2.1 MQ1630 变幅机构简介23-24
• 2.2.2 MQ1630 变幅机构性能参数24-25
• 2.2.3 MQ1630 变幅机构齿条力计算25-27
• 2.3 本章小结27-29
• 第3章 基于 ADAMS 的变幅齿轮齿条动力学分析29-49
• 3.1 相关软件介绍29-32
• 3.1.1 虚拟样机简介29-30
• 3.1.2 ADAMS 模块介绍30
• 3.1.3 ADAMS 软件的应用30-31
• 3.1.4 SOLIDWORKS 软件的介绍31-32
• 3.2 变幅齿轮齿条多刚体动力学32-48
• 3.2.1 ADAMS 多刚体系统的组成32
• 3.2.2 ADAMS 刚体动力学基础32-34
• 3.2.3 SOLIDWORKS 三维模型的建立34-37
• 3.2.4 约束添加37-38
• 3.2.5 接触添加38-39
• 3.2.6 变幅齿轮、齿条动力学变量选择39-40
• 3.2.7 匀加速起、制动仿真结果40-43
• 3.2.8 变加速起、制动仿真结果43-48
• 3.3 本章小结48-49
• 第4章 基于 ADAMS 的变幅系统刚柔耦合分析49-67
• 4.1 臂架柔体建立49-52
• 4.2 变幅系统刚柔耦合动力学分析52-65
• 4.2.1 匀加速起、制动仿真结果52-59
• 4.2.2 变加速起、制动仿真结果59-65
• 4.3 臂架有限元分析65-66
• 4.4 本章小结66-67
• 第5章 基于 LS-DYNA 变幅齿轮齿条强度分析67-79
• 5.1 LS-DYNA 相关介绍67-68
• 5.1.1 ANSYS 简介67-68
• 5.1.2 LS-DYNA 简介68
• 5.2 动力学分析68-73
• 5.2.1 有限元建模69
• 5.2.2 材料的选择69-70
• 5.2.3 单元的选择70
• 5.2.4 网格的划分70-71
• 5.2.5 PART 定义71-72
• 5.2.6 载荷定义72
• 5.2.7 接触施加72-73
• 5.2.8 求解设置73
• 5.3 变幅齿轮齿条仿真结果73-78
• 5.3.1 变幅齿轮、齿条应力云图74-75
• 5.3.2 变幅齿轮、齿条接触力曲线75-76
• 5.3.3 变幅齿条速度曲线76-77
• 5.3.4 仿真结果汇总77-78
• 5.4 本章小结78-79
• 第6章 总结与展望79-81
• 6.1 总结79-80
• 6.2 展望80-81
• 致谢81-82
• 参考文献82-86
• 攻读硕士期间发表的论文与参加的科研项目86

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 洪清泉,程颖;一种齿轮副模型及其在多体动力学仿真中的应用[J];兵工学报;2003年04期

2 洪清泉,程颖;基于ADAMS的多级齿轮传动系统动力学仿真[J];北京理工大学学报;2003年06期

3 郑惠强;申静静;张氢;;7000t浮式起重机臂架钢结构分析[J];中国工程机械学报;2008年02期

4 张建辉;张仲鹏;;160t铁路起重机转台有限元分析[J];工程机械;2006年06期

5 李勇智;;齿条变幅机构制动过程的动载荷分析[J];港口装卸;2005年06期

6 洪嘉振;潘振宽;;DYNAMICS OF FLEXIBLE MULTIBODY SYSTEMS WITH TREE TOPOLOGIES[J];Acta Mechanica Sinica;1992年03期

7 李勇智;臂架类起重机回转机构制动时动载荷分析[J];湖北工学院学报;2002年02期

8 蔡则苏,洪炳熔,刘玉强,魏振华;基于虚拟样机的月球探测机器人运动学建模[J];哈尔滨工业大学学报;2004年02期

9 谢家风;提高齿轮工作平稳性精度的措施[J];航空制造技术;2002年08期

10 白丽平;;基于ADAMS的机器人动力学仿真分析[J];机电工程;2007年07期

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本文编号：393838