某履带起重机超起结构设计与制造工艺质量控制

发布时间：2017-09-06 12:07

  本文关键词：某履带起重机超起结构设计与制造工艺质量控制

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【摘要】：随着工程建设的加快发展,履带起重机得到了广泛应用。为了提高起重机的起重性能,在起重臂上增加一种改善起重臂受力状况的装置—超起系统。目前国内对于超起系统结构方面的设计参数主要还是参考国外相关产品,没有形成自己的理论设计指导。针对上述问题,课题深入分析超起系统结构特点。以3500t履带起重机为例对超起系统进行研究,设计合理的超起系统结构参数。主要的工作和研究内容如下：超起系统总体结构方案设计：建立简化的整体力学模型,用静力法对该力学模型进行稳定性分析计算,在超起配重的重量不变的情况下,计算极限工况下超起配重的位置,并由此给出了超起配重的移动极限范围。将配重的移动范围作为超起系统总体方案设计的功能要求。针对功能要求提出三个超起系统总体结构方案,分别为：齿轮齿条超起系统,连杆超起系统和小车超起系统,分析比较三种方案的结构特点,确定最终方案为连杆超起系统。超起系统总体的尺寸参数设计：基于遗传算法,以达到超起配重的移动极限范围时超起系统中的变幅杆长度最短为优化目标,给出超起系统结构中变幅杆长度。根据变幅杆长度,列出相关构件和关键点的方程,然后求解模型中相关点的位置数据,利用Matlab绘制连杆超起系统结构的运动姿态图,通过姿态图验证了变幅杆长度的合理,并基于Matlab开发超起系统软件。建立连杆超起系统运动精度可靠度计算模型,给出配重在右极限位置42.3m,可靠度为95%时的各杆允许的最大加工误差。超起系统中的变幅杆截面参数设计：选定变幅杆结构为箱形截面双梁结构,根据力学模型,考虑强度、刚度和稳定性,计算变幅杆的截面参数。利用ANSYS优化模块中的一阶优化方法,以变幅杆重量最轻为优化目标,对其截面参数优化,然后将优化后的截面参数圆整,圆整后的结果作为变幅杆的截面参数。变幅杆箱型梁翼缘焊缝焊接工艺参数设计：利用ANSYS软件,基于正交试验原理对初始温度为20°的焊接试验温度场数值模拟,并比较了不同焊接速度、焊接电流和焊接压力下同一时刻对焊接质量的影响,给出了较优的焊接速度、焊接电流和焊接压力参数。研究表明,课题对超起系统进行研究,为超起系统各构件参数的设计提供了理论依据。
【关键词】：起重机 超起系统 可靠性 有限元分析 焊接工艺参数
【学位授予单位】：东北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TH213.7
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-13
• 第1章 绪论13-19
• 1.1 课题的来源、背景和意义13-14
• 1.2 国内外超起系统研究现状14-17
• 1.2.1 超起系统的作用14-15
• 1.2.2 超起系统的形式15-16
• 1.2.3 国内超起系统研究现状16-17
• 1.2.4 国外超起系统研究现状17
• 1.3 焊接数值模拟的研究现状17
• 1.4 课题研究的主要内容17-19
• 第2章 超起系统总体结构方案设计19-32
• 2.1 超起系统总体方案设计的过程因素和决策19-20
• 2.2 超起系统总体设计需求20-23
• 2.2.1 超起系统功能需求21-23
• 2.2.2 超起系统结构需求23
• 2.3 超起系统结构方案设计23-30
• 2.3.1 齿轮齿条超起系统结构方案23-26
• 2.3.1.1 齿轮齿条超起系统机构分析23-24
• 2.3.1.2 齿轮齿条超起系统移动配重功能实现24-26
• 2.3.2 连杆超起系统结构方案26-28
• 2.3.2.1 连杆超起系统机构分析26
• 2.3.2.2 连杆超起系统移动配重功能实现26-27
• 2.3.2.3 连杆超起系统结构分析27-28
• 2.3.3 小车超起系统结构方案28-29
• 2.3.3.1 小车超起系统机构分析28
• 2.3.3.2 小车超起系统移动配重功能实现28-29
• 2.3.3.3 小车超起系统结构分析29
• 2.3.4 超起系统方案的确定29-30
• 2.4 小结30-32
• 第3章 基于遗传算法的连杆超起系统总体尺寸参数设计32-52
• 3.1 基于遗传算法的连杆超起系统尺寸参数优化设计32-38
• 3.1.1 连杆超起系统机构尺寸优化问题基本原理32-36
• 3.1.1.1 连杆超起系统机构杆组的拆分33-36
• 3.1.2 连杆超起系统机构尺寸优化设计因素36
• 3.1.3 连杆超起系统机构尺寸优化设计目标36-37
• 3.1.4 连杆超起系统机构尺寸优化设计因素范围37
• 3.1.5 连杆超起系统机构尺寸优化设计约束条件37
• 3.1.6 遗传算法参数的选取37
• 3.1.7 连杆超起系统尺寸参数优化结果37-38
• 3.2 连杆超起系统机构运动姿态仿真38-40
• 3.3 基于MATLAB的超起系统软件开发40-45
• 3.3.1 软件开发的环境40
• 3.3.2 履带起重机超起系统软件总体设计40-43
• 3.3.2.1 履带起重机超起系统软件设计总体模块40-41
• 3.3.2.2 履带起重机超起系统软件设计功能模块41-43
• 3.3.3 超起系统软件关键技术43-45
• 3.4 连杆超起系统机构精度分析45-50
• 3.4.1 连杆超起系统机构运动精度可靠性模型建立45-49
• 3.4.2 连杆超起系统机构运动精度分析49-50
• 3.4.3 连杆超起系统机构精度制造工艺质量控制计算50
• 3.5 小结50-52
• 第4章 连杆超起系统变幅杆截面参数优化设计52-69
• 4.1 连杆超起系统变幅杆组成52
• 4.2 变幅杆截面参数设计计算52-64
• 4.2.1 变幅杆截面参数设计计算模型52-63
• 4.2.1.1 变幅杆EF截面参数设计计算55-58
• 4.2.1.2 变幅杆DE截面参数设计计算58-61
• 4.2.1.3 配重托板截面参数确定61-63
• 4.2.2 超起系统油缸型号的选定63-64
• 4.3 连杆超起系统变幅杆EF结构有限元分析64-66
• 4.3.1 连杆超起系统变幅杆EF结构有限元分析64-66
• 4.3.1.1 变幅杆EF模型单元类型选择及网格划分64-65
• 4.3.1.2 变幅杆EF模型约束与载荷处理65
• 4.3.1.3 变幅杆EF的有限元计算65-66
• 4.4 变连杆超起系统变幅杆EF截面优化设计66-68
• 4.4.1 变幅杆EF截面优化方法的选取66
• 4.4.2 变幅杆EF截面优化数学模型的建立66-67
• 4.4.3 变幅杆EF截面优化结果及分析67-68
• 4.4.4 变幅杆EF截面优化优化结果的圆整68
• 4.5 小结68-69
• 第5章 变幅杆箱型梁翼缘焊缝温度场数值模拟69-82
• 5.1 箱型梁翼缘焊缝温度场的分析理论69-70
• 5.1.1 焊接传热的基本形式69
• 5.1.2 焊接温度场的基本方程69-70
• 5.1.3 非线性瞬态热传导的有限元分析70
• 5.2 箱型梁翼缘焊缝温度场数值模拟分析70-74
• 5.2.1 箱型梁翼缘焊缝几何模型的确定70
• 5.2.2 定义箱型梁翼缘焊缝模型材料属性70-71
• 5.2.3 确定箱型梁翼缘焊缝模型单元类型及划分网格71-72
• 5.2.4 箱型梁翼缘焊缝模型焊接热源载荷的施加72-74
• 5.3 箱型梁翼缘焊缝温度场的求解74-75
• 5.3.1 设定时间步长的确定74
• 5.3.2 主要求解命令流解析74-75
• 5.4 基于正交试验的箱型梁翼缘焊缝焊接工艺参数分析75-81
• 5.4.1 正交试验方案设计75-76
• 5.4.2 实验结果及分析76-81
• 5.5 小结81-82
• 第6章 结论与展望82-84
• 6.1 结论82
• 6.2 展望82-84
• 参考文献84-88
• 致谢88

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