双梁桥式起重机起升机构动力学仿真研究

发布时间：2017-08-29 23:26

  本文关键词：双梁桥式起重机起升机构动力学仿真研究

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【摘要】：在国内外生产车间中,几乎都安装有桥式起重机,俗称“行车”。桥式起重机的普遍运用不仅减轻了繁重的人力劳动,同时也促进了相关物流运输机械的发展,在世界工业史中有着重要地位。为使之向轻型化,智能化,人性化方向发展,相关行业也对桥式起重机的设计提出了更高的要求。 要准确分析起重机械的动态性能,必须有试验数据做支撑。但是重型机械的实测只能在产品设计完成后进行,这样做成本高,风险大,周期长。 目前动力学分析大多通过CAD技术来实现,在计算多体动力学的基础上借助相关软件对机械系统进行动力学分析。在这些分析软件中,ADMAS是使用最多的一款,但在求解大规模及复杂接触的多体动力学上,不能真实的仿真柔性体的非线性问题。本文通过多体动力学软件RecurDyn与有限元分析软件ANSYS对桥式起重机起升机构的运动进行了仿真,完成了起升机构的运动学和动力学动态特性的研究。其主要工作如下： 1.利用三维实体建模软件Solidworks建立了桥式起重机起升机构的CAD模型,并进行了虚拟装配和相关属性检查。 2.运用ANSYS和RecurDyn软件对卷筒进行了模态化处理,建立了起升机构刚柔耦合动力学仿真模型。在讨论了钢丝绳仿真模型的建模方法的基础上,分别创建了梁单元钢丝绳模型和带钢丝绳模型。 3.将小车、吊钩、卷筒和钢丝绳作为一个整体系统,研究了它们在不同工况下的动态特性。并对起升机构的冲击系数和起升动载系数进行了分析,为起重机优化设计提供依据。 本文的动力学仿真结果表明,运用CAD软件建立的双梁桥式起重机起升机构虚拟样机模型是正确的,基于多体动力学理论对起升机构的仿真是可行的。同时,本文对钢丝绳模型的研究也为其他类似的柔性体建模与分析提供了一定的思路。通过计算机仿真技术,可以极大降低产品研制过程中的周期与成本,更加有利于保证产品的安全性与可靠性。
【关键词】：动力学仿真 RecurDyn 钢丝绳 起升机构 柔性
【学位授予单位】：中南林业科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TH215
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-7
• 目录7-10
• 1 绪论10-16
• 1.1 课题的提出与意义10-11
• 1.2 国内外研究现状及水平11-14
• 1.2.1 虚拟样机技术在起重机上的应用11-13
• 1.2.2 虚拟样机技术在起升机构上的应用13
• 1.2.3 RecurDyn在机械方面的应用13-14
• 1.2.4 RecurDyn动力学仿真分析的思考14
• 1.3 课题的研究内容、方案和拟采取的措施14-15
• 1.3.1 研究的主要内容和方案14-15
• 1.3.2 研究拟采取的措施15
• 1.4 本章小结15-16
• 2 多体系统动力学及RecurDyn软件理论基础16-26
• 2.1 多体系统动力学基础16-17
• 2.2 RecurDyn软件理论基础17-24
• 2.2.1 RecurDyn软件简介17-19
• 2.2.2 RecurDyn多体系统动力学基础19-24
• 2.3 本章小结24-26
• 3 桥式起重机组成及起升机构动力学研究26-36
• 3.1 桥式起重机的分类与组成26
• 3.2 起升机构的组成与工作特点26-27
• 3.3 起升机构的动力学模型及动力载荷27-35
• 3.3.1 起重机系统的等效换算27-34
• 3.3.2 起升机构的动载荷34-35
• 3.4 本章小结35-36
• 4 桥式起重机起升机构刚性体模型的建立36-46
• 4.1 起升机构的三维实体建模36-38
• 4.1.1 起升机构重要参数36-37
• 4.1.2 干涉检查37-38
• 4.2 Solidworks与RecurDyn之间的模型传递38-45
• 4.2.1 Solidworks模型导入RecurDyn38-39
• 4.2.2 修改属性39-40
• 4.2.3 添加约束40-42
• 4.2.4 添加接触力42-43
• 4.2.5 施加驱动43-44
• 4.2.6 约束检查44-45
• 4.3 本章小结45-46
• 5 桥式起重机起升机构柔性体模型的建立46-58
• 5.1 RecurDyn柔性体建模技术46-47
• 5.2 卷筒的模态柔性体的构建47-50
• 5.3 钢丝绳柔性体模型的建立50-56
• 5.3.1 钢丝绳梁单元模型51-54
• 5.3.2 钢丝绳带模型54-56
• 5.4 本章小结56-58
• 6 起升机构刚柔耦合仿真结果分析及优化58-76
• 6.1 RecurDyn仿真的基本步骤58-59
• 6.2 起升冲击系数与动载系数分析59-64
• 6.2.1 起升冲击系数分析59-63
• 6.2.2 起升动载系数分析63-64
• 6.3 两种钢丝绳模型仿真结果的比较64-68
• 6.3.1 钢丝绳的动态力64-66
• 6.3.2 钢丝绳的动载系数66-68
• 6.4 其他部件的动力学分析68-71
• 6.5 卷筒结构优化71-75
• 6.5.1 卷筒载荷及应力分析71-74
• 6.5.2 钢丝绳动应力分析74-75
• 6.5 本章小结75-76
• 7 结论与展望76-78
• 7.1 主要研究工作和结论76-77
• 7.2 展望77-78
• 7.2.1 本文展望77
• 7.2.2 RecurDyn多体动力学仿真在起重机上应用的展望77-78
• 参考文献78-84
• 附录 (攻读学位期间的主要学术成果)84-86
• 致谢86

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 黄俊华;;在起重系统中滑轮组倾斜问题的研究[J];质量技术监督研究;2010年02期

2 李益琴;刘晋川;李志建;;基于Recurdyn的RMG起升工况的动力学研究[J];港口装卸;2010年03期

3 栾茂田,黎勇,范静海,叶祥记;考虑接触应力非线性分布的接触力元模式及其验证分析[J];固体力学学报;2005年02期

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本文编号：756021