单梁桥式起重机结构分析及优化设计

发布时间：2017-09-12 02:33

  本文关键词：单梁桥式起重机结构分析及优化设计

  更多相关文章： 桥式起重机 有限元分析 优化设计 模态分析

【摘要】：随着物流科技的发展,工业生产规模的不断壮大以及自动化的提高,起重机的重要性越来越得到人们的重视,与此同时,起重机的设计方法也逐渐的从传统的力学计算方法向现代CAD技术转变发展。传统的设计主要采用经典力学,进行大量的假设,得出的结果准确性差,强度方面有富余或者结构方面易发生事故。此外,目前国内的CAD技术参差不齐,大多企业CAD技术仅仅停留在图纸的设计层面上,力学性能分析还是手工计算,面对桥式起重机的智能化发展,桥式起重机的设计必须改变传统的设计方法。 本文首先运用三维建模软件Solidworks建立了单梁桥式起重机的各个零部件的三维模型,并且定义了相关参数,然后将建立的零部件模型进行装配,得到单梁桥式起重机的三维模型。 将建立的桥式起重机三维模型进行合理的简化后,导入ANSYS Workbench有限元分析软件进行整机的结构力学分析,得出桥式起重机整机的应力分布和变形情况,发现桥式起重机整机的最大应力出现在主梁和端梁的连接处,并且有应力集中现象,需进行优化设计。利用ANSYS Workbench软件中的Design Exploration模块对主梁和端梁连接处进行优化分析,得出了设计参数随目标参数整机质量、体积、最大等效应力以及最大变形量的响应曲面和灵敏度曲线,同时求出了设计参数的最优解,通过对这些最优解的合理化整合,得出一组符合要求的解。 最后对优化后的单梁桥式起重机进行动力学验证分析,得出电动葫芦满载位于主梁跨中时的固有频率和振动形态,分析了单梁桥式起重机起升货物突然离开地面引起桥架的冲击振动,得出整机最大变形处的垂直位移、速度、加速度的变化情况,验证了优化后单梁桥式起重机的可靠性。
【关键词】：桥式起重机 有限元分析 优化设计 模态分析
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TH215
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 绪论9-19
• 1.1 课题背景及研究意义9-11
• 1.2 国内外研究现状11-16
• 1.2.1 国外起重机的研究现状及发展特点11-13
• 1.2.2 国内起重机的研究现状及发展特点13-16
• 1.3 课题研究内容及技术路线16-17
• 1.4 本章小结17-19
• 第二章 单梁桥式起重机静态特性分析19-33
• 2.1 基础理论及方法19-21
• 2.2 单梁桥式起重机三维建模21-24
• 2.2.1 单梁桥式起重机整体结构21
• 2.2.2 单梁桥式起重机三维模型建立过程21-24
• 2.3 有限元模型的建立24-26
• 2.3.1 单梁桥式起重机三维模型简化25
• 2.3.2 单梁桥式起重机有限元模型的建立25-26
• 2.4 单梁桥式起重机静态特性分析26-32
• 2.4.1 静力学分析模型26-27
• 2.4.2 材料特性27
• 2.4.3 网格划分27
• 2.4.4 单梁桥式起重机的各种载荷27-28
• 2.4.5 边界条件的建立28
• 2.4.6 计算结果分析28-32
• 2.5 本章小结32-33
• 第三章 单梁桥式起重机结构优化33-43
• 3.1 优化设计的基本步骤33-34
• 3.2 优化设计的数学模型34-35
• 3.3 定义优化参数35
• 3.4 优化后的结果与分析35-42
• 3.4.1 灵敏度分析35-38
• 3.4.2 最优解的确定38-42
• 3.5 本章小结42-43
• 第四章 单梁桥式起重机的模态分析43-53
• 4.1 模态分析的基本理论43-45
• 4.1.1 振动基本方程的建立43-44
• 4.1.2 固有频率和振型44-45
• 4.1.3 模态分析的基本步骤45
• 4.2 模态计算结果及分析45-50
• 4.3 固有频率影响因素分析50-52
• 4.3.1 电动葫芦所在位置对桥式起重机固有频率的影响50-51
• 4.3.2 起重量对桥式起重机固有频率的影响51-52
• 4.4 本章小结52-53
• 第五章 单梁桥式起重机的瞬态动力学分析53-63
• 5.1 单梁桥式起重机起升过程分析53
• 5.2 货物起升过程的激励曲线53-54
• 5.3 求解动力学微分方程54-56
• 5.4 瞬态动力学分析56-62
• 5.4.1 加载时间对桥式起重机激励的影响57-60
• 5.4.2 电动葫芦位置对单梁桥式起重机激励的影响60-62
• 5.5 本章小结62-63
• 第六章 结论与展望63-65
• 6.1 结论63-64
• 6.2 展望64-65
• 参考文献65-69
• 致谢69-71
• 附录 攻读硕士学位期间所发表的论文71

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 黄钊平;周思宇;;浅谈国内起重机的现状和发展前景[J];电子制作;2013年24期

2 陆大明;;我国起重机行业发展对策及形势分析[J];机械工业标准化与质量;2009年08期

3 魏国前;叶国平;;基于现代设计方法的LDA起重机主梁设计[J];机械设计与制造;2009年05期

4 张启君;;中国工程起重机市场回顾及前景展望[J];交通世界;2006年Z1期

5 高继勇,王金诺,来新民;桥式起重机动态分析与优化设计[J];机械设计;1994年06期

6 范勤;董海涛;魏国前;;电动单梁桥式起重机整机力学性能研究[J];机械设计与制造;2013年01期

7 袁安富;陈成;;基于SolidWorks和ANSYS Workbench的六自由度焊接机器人的建模与优化设计[J];机械传动;2013年02期

8 喻乐康;王如意;;国际塔式起重机发展新态势[J];建设机械技术与管理;2013年02期

9 程文明,王金诺;起重机的动态分析方法[J];起重运输机械;2002年02期

10 曾春;徐长生;;基于ANSYS的起重机起升机构起升过程的动态分析[J];起重运输机械;2007年10期

，

本文编号：834580